数据链路层帧分析

一．实验过程

使用Wireshark 打开流量文件，分析其帧结构与携带信息,按以下步骤中完成实验，并回答下列问题。

PPP帧分析实验：

帧首部中的第一个字段的名称是什么？该字段长度是多少？填充内容及其代表含义分别是什么？试分析该字段出现或消失的原因是什么。

答：帧首部中的第一个字段的名称是“帧起始定界符”，长度为1字节。该字段的填充内容为“01111110”，代表帧的开始和结束。该字段在帧的起始和结束时都出现，是为了标识帧的开始和结束。

帧首部中的第二个字段的名称是什么？该字段长度是多少？填充内容及其代表含义分别是什么？

答：帧首部中的第二个字段名称是“地址”，长度为1个字节。该字段的填充内容通常为11111111，代表了广播地址。在PPP协议中，这个字段并没有实际的用途，因为PPP是点对点协议，不存在广播。但为了与其他网络协议兼容，PPP帧中仍保留了这个字段。

帧首部中的第三个字段的名称是什么？该字段长度是多少？填充内容及其代表含义分别是什么?

答：PPP帧首部中的第三个字段的名称是“控制”，长度为1个字节。该字段的填充内容通常为00000011，代表了无序的不可靠数据传输。控制字段的作用是标识帧中数据部分的处理方式，这里的无序的不可靠数据传输是指PPP协议只负责数据的传输，对数据的完整性和顺序不作保证，需要其他协议或应用层自行处理。

帧首部中的第四个字段的名称是什么?该字段长度是多少?填充内容及其代表含义分别是什么?

答：帧首部中的第四个字段的名称是“协议”，长度为2个字节。该字段的填充内容代表了帧中数据部分所使用的协议类型。例如，若填充内容为0x0021，则表示帧中数据部分使用的是IP协议。协议字段的作用是帮助接收方解析数据部分，确定所使用的协议类型。

帧体（信息部分）长度为多少字节？最大长度为多少字节？

答：帧体（信息部分）长度为可变长度，最大长度为1500字节。

在PPP协议中，帧体长度不是固定的，而是根据所使用的协议类型和网络环境等因素而变化。最大长度为1500字节是因为以太网帧的最大长度为1500字节，在PPP over Ethernet（PPPoE）中，PPP帧是封装在以太网帧中传输的，因此PPP帧体长度不能超过1500字节。

以太网帧分析实验：

以太网帧(ARP请求)首部合计多少字节?

目的MAC地址的长度是多少？填充内容及其代表含义分别是什么？

源MAC地址的长度是多少？填充内容及其代表含义分别是什么？

帧类型的长度是多少？填充内容及其代表含义分别是什么？
注意：以上3个字段组成了以太网帧首部，帧首部后面则是以太网帧的载荷数据。

答：以太网帧（ARP请求），首部合计为28字节。

目的MAC地址的长度是6字节，代表目标设备的物理地址。填充内容为18字节，用0填充，用于使首部达到最小长度。

源MAC地址的长度也是6字节，代表发送设备的物理地址。填充内容同样为18字节，用0填充。

帧类型的长度为2字节，表示上层协议的类型，对于ARP请求，帧类型为0x0806，表示ARP协议。

以太网数据帧（ICMP请求）首部合计多少字节?

目的MAC地址的长度是多少?填充内容及其代表含义分别是什么?

源MAC地址的长度是多少?填充内容及其代表含义分别是什么?

帧类型的长度是多少?填充内容及其代表含义分别是什么?
注意：以上3个字段组成了以太网帧首部，帧首部后面则是以太网帧的载荷数据。

答：以太网数据帧（ICMP请求），首部合计为42字节。

目的MAC地址的长度是6字节，代表目标设备的物理地址。填充内容同样为18字节，用0填充。

源MAC地址的长度也是6字节，代表发送设备的物理地址。填充内容同样为18字节，用0填充。

帧类型的长度为2字节，表示上层协议的类型，对于ICMP请求，帧类型为0x0800，表示IP协议。在IP数据报中，ICMP报文头部占8字节，加上ICMP数据部分的长度，总长度取决于具体的ICMP报文。

二．实验思考
比较并分析以太网帧与PPP帧各自特点。

答：相似之处：

都是数据帧，由帧头、数据和帧尾组成。

都有差错检测机制，可以检测到传输过程中的错误。

都采用数据链路层进行传输。

不同之处：

1. 头部长度：以太网帧头部长度为14字节，而PPP帧头部长度为2-4字节。
2. 帧的类型：以太网帧可以传输各种类型的网络协议数据，而PPP帧只能传输IP数据包。
3. 封装方式不同：以太网帧采用MAC地址来寻址，而PPP帧采用IP地址和控制协议字段来寻址和封装。
4. 传输效率不同：以太网帧头部较长，数据传输效率较低，而PPP帧头部较短，数据传输效率较高。
5. 安全性不同：以太网帧的安全性较低，容易被攻击，而PPP帧的安全性较高，采用了加密机制来保证传输安全。
6. 应用场景不同：以太网帧适用于局域网内的数据传输，而PPP帧适用于广域网中的数据传输。