实验2-2 以太网帧的封装实验

实验目的

? 观察以太网帧的封装格式。

? 对比单播以太网帧和广播以太网帧的目标MAC地址。 实验步骤

（1）任务一：观察单播以太网帧的封装

? 步骤1：准备工作

单击主窗口右下角 Realtime 和 Simulation 模式切换按钮数次，直至交换机指示灯呈绿色。

? 步骤2：捕获数据包

进入 Simulation（模拟）模式。设置 Event List Filters（事件列表过滤器）只显示 ICMP 事件。单击 Add Simple PDU（添加简单 PDU）按钮，在拓扑图中添加 PC0 向 PC2 发送的数据包。单击 Auto Capture/Play（自动捕获/执行）按钮，捕获数据包。当 PC2 发送的响应包返回 PC0 后通信结束，再次单击 Auto Capture/Play（自动捕获/执行）按钮，停止数据包的捕获。

? 步骤3：观察以太网帧的封装格式

选择事件列表中第二个数据包（即 PC0 到 Switch0 的数据包），单击其 右端 Info 项中的色块。注意弹出窗口顶端的窗口信息：PDU Information at Device：Switch0，即当前查看的是交换机 Switch0 上的 PDU 信息。在弹出 窗口中选择 Inbound PDU Details 选项卡。 观察其中 Ethernet（以太网）对应的封装格式。

? 步骤4：观察交换机是否会修改以太网帧各字段取值

选择事件列表中第三个数据包（即 Switch0 到 PC2 的数据包），单击其 右端 Info 项中的色

块。注意弹出窗口顶端的窗口信息: PDU Information at Device：PC2，即当前查看的是 PC2 接收到的 PDU 信息。在弹出窗口中选择 Inboud PDU Details 选项卡。 仔细观察其中 Ehternet 各字段取值，与步骤 2 中观察的各字段取值进行 对比，哪些字段取值发生了变化？重点观察 DEST MAC 和 SRC MAC。

（2）任务二：观察广播以太网帧的封装

? 步骤1：捕获数据包

单击 Add Complex PDU（添加复杂 PDU）按钮，单击 PC0，在弹出 的对话框中设置参数：Destination IP Address（目标 IP 地址）设置为 255.255.255.255（这是一个广播地址，表示该数据包发送给源站点所在广 播域内的所有站点），Source IP Address（源 IP 地址）设置为 192.168.1.1 （该实验拓扑中预设的 PC0 的 IP 地址）， Sequence Number（序列号）设置 为 1，Size 设置为 0，Simulation Settings（模拟设置）选中 One Shot，其 对应的 Time 设置为 1，然后单击该对话框下方的 Create PDU 按钮，创建数据包单击 Auto Capture/Play（自动捕获/执行）按钮，捕获数据包。

? 步骤2：观察该广播包的以太网封装

选择事件列表中第二个数据包（即 PC0 到 Switch0 的数据包），单击其 右端 Info 项中的色块。在弹出窗口中选择 Inboud PDU Details 选项卡。 观察其 Ethernet 的封装，重点观察其 DEST MAC 字段的取值并进行记 录。结合背景知识中 MAC 地址的类型，思考 DEST MAC 字段取值的含义。

思考题

1. 任务一中，观察到的以太网帧封装格式中前导码字段的取值是什 么？阐述其在数据帧传输过程中的作用。

答：任务一中，前导码字段取值为10101010···1010；

作用：以太网使用曼彻斯特编码传输数据，其特征是每个码元中间有一次电压的跳变，用于接收方提取同步信号，实现与发送方的时钟同步。

2. 任务一中，Switch0 在转发数据帧时是否修改其源 MAC 地址和目标 MAC 地址？ 答：switch0转发给pc2地数据帧中源MAC地址和目标MAC地址并未进行修改。

3. 交换机接收数据帧后，依据什么判断该数据帧是单播还是广播？或 依据什么判断向哪个目标结点转发？ 答：交换机工作在数据链路层，依据数据帧中的目标MAC地址的取值判断数据帧是单播还是广播，依据目标MAC地址判断向哪个目标节点转发。

实验2-3 集线器与交换机的对比实验

实验配置说明

该实验用到4个拓扑图。其中拓扑图1和拓扑图2是以集线器为中心的共享式以太网；拓扑图3和拓扑图4是以交换机为中心的交换式以太网。其中拓扑图1和拓扑图2主要用于观察集线器的运行及理解冲突域的概念；拓扑图3和拓扑图4主要用于观察交换机的运行及理解交换机隔离冲突域但不隔离广播域的特性。在对应的实验步骤中，我们需要将拓扑图1和拓扑图2使用交叉双绞线连接起来，将拓扑图3和拓扑图4使用交叉双绞线连接起来，从而观察使用集线器和交换机进行以太网扩展时对冲突域和广播域的影响，从而理解两类设备在扩展以太网时的作用和局限性。 实验目的

? 了解集线器和交换机的如何转发数据。

? 理解冲突域和广播域的概念。

? 理解集线器和交换机在扩大网络规模中的作用和局限性。 实验步骤

（1）任务一：观察集线器和交换机的运行

? 步骤1：准备工作

单击主窗口右下角 Realtime 和 Simulation 模式切换按钮数次，直至交换机指示灯呈绿色。在 Realtime（实时模 式）下，当拓扑图中集线器及交换机各端口均呈绿色后，鼠标双击右下角 处事件列表中 Fire 项下的暗红色椭圆图标，至 Last Status 均为 Successful 状态。若单击后 Last Status 不是 Successful，则重新双击该事件对应的暗红色椭圆图标。单击下方 Delete 按钮，删除所有场景。 ?步骤2：观察集线器对单播包的处理

进入 Simulation（模拟模式），设置 Event List Filters（事件列表过滤器）只显示ICMP事件。单击 Add Simple PDU（添加简单 PDU）按钮，添加一个PC0向PC2发送的数据包。单击Auto Capture/Play（自动捕获/播放）按 钮捕获数据，仔细观察数据包发送过程中，集线器向哪些 PC 转发该单播包，以及各 PC 接收到数据包后如何处理该数据包。记录观察结果，以便后续实 验进行对比分析。