计算机网络设计与安全技术 课件4 组帧技术及其实现

《计算机网络设计与安全技术》第4章

组帧技术及其实现1学习内容：（1）几种组帧技术比较；（2）组帧程序设计思路；（3）循环冗余码及其程序设计。学习目标：（1）能够分析比较不同组帧方法和技术；（2）具备循环冗余码的程序设计能力。24.1几种组帧技术比较34.1.1

广域网的四种组帧方法广域网的组帧方法包括字节计数法、字符填充法、零比特填充法和违例编码法。由于字节计数法中计数字段的脆弱性及字符填充实现上的复杂性和不兼容性，目前较普遍使用的组帧方法是零比特填充法和违例编码法。HDLC协议的帧结构4HDLC协议的帧结构PPP协议的帧结构54.1.2

局域网的组帧技术以太网V2的MAC帧格式64.1.3

无线局域网的帧结构802.11帧结构MAC帧的复杂性都在其首部。最特殊之处就是有两个MAC地址字段：发送地址、接收地址（源地址和目的地址），由控制字段中的两个控制位“到DS”和“从DS”的不同组合来决定每个地址字段的含义，从而实现复杂的链路状态维护功能。路由示例到DS从DS地址1地址2地址3地址4A经AP1发送数据到R10接收地址：AP1地址源地址：A的地址目的地址：R的地址—R经AP1发送数据到A01目的地址：A的地址发送地址：AP1地址源地址：R的地址—A经AP1、AP2发送数据到B11接收地址：AP2地址发送地址：AP1地址目的地址：B的地址源地址：A的地址自组织网络00目的地址源地址服务集标识BSSID—74.2

组帧程序设计思路4.2.1

几种帧的差异分析（1）广域网以HDLC协议和PPP协议为代表，主要使用的是零比特填充法，但PPP在异步传输时，使用字符填充法。HDLC的帧头包括标志、地址和控制三部分，PPP的帧头则是标志、地址、控制和协议四部分，两者的帧尾都是数据校验FCS和标志。信息字段来源于网络层，HDLC协议的信息字段长度没有规定，一般是1

000～2

000字节，最小为0；而PPP协议的信息字段长度的默认范围是0～1500字节。HDLC协议的帧校验字段FCS占用2个字节长度，采用CRC校验，生成多项式是CRC-CCITT，校验范围包括地址、控制、信息字段。PPP协议的检验范围包括地址、控制、类型和数据字段四部分，前两部分是固定的，分别是0xFF和0x03，还是采用CRC-CCITT检验。8（2）以太网V2其帧头包括目的MAC地址、源MAC地址和类型，共占用14字节；帧尾是FCS，占用4个字节长度，采用CRC-32检验。显然，以太网的帧头与广域网的差异很大，而且，其信息字段长度范围是46～1500字节。（3）无线局域网其帧头占用了30个字节，包括4个6字节的MAC地址，还有控制、持续时间和序号字段，都是2字节长度；帧尾是FCS，占用4个字节长度，采用CRC-32检验。信息字段的长度范围是0～2312字节。因此，不同类型的帧，其结构和内容也不同，CRC校验方法也并不完全相同。94.2.2

组帧程序设计思路组帧程序应该包括帧协议选择、标记设置、帧头信息输入、数据字段内容输入、帧尾设置、成帧结果显示和成帧保存等功能。以太网帧的组帧程序设计流程104.3

循环冗余码及其程序设计4.3.1

循环冗余校验码介绍【例4.1】

假设要发送的数据为101110，采用CRC的生成多项式是G(x)=x3+1，请问：（1）冗余码和发送的码字分别是什么？（2）若收到的数据序列是100010011，请判断是否有错？解析：已知发送的信息M=101110，生成多项式对应的除数G=1001。（1）经过除法运算，如图4.8所示，得到冗余码为R=011，所以发送的码字是101110011。114.3.2

CRC计算的编程方法

从CRC竖式计算过程可以看出，CRC编码实际上是一个循环移位的模2运算。对于CRC-8，其生成多项式是x8+x2+x+1，即100000111。假设有一个9位的寄存器，通过反复移位和进行CRC除法，最终该寄存器中的值去掉最高一位就是所需余数。

最后，crc中后8位就是经过CRC-8校验的余数。//crc是1个9位寄存器对原始数据in后面添加8个0将crc中的值置为0while(数据未处理完)begin

if(crc最高位是1)

crc=crcXOR100000111

把crc中的值左移一位

从in中读取一位新数据，并置于crc的0位end124.3.3

CRC编程示例本章小结

本章对应了开放系统互联（OSI）模型的数据链路层，其基本单位是帧。

在定义的几种协议的帧结构中，都需要设计帧头帧尾和校验字段，前者为了帧的同步，后者为了数据的可靠性。首先，说明了标准规定的几种帧结构，描述了组帧的编程思路。接着，对