《計算機網絡設計與安全技術》第4章

組幀技術及其實現1學習內容：（1）幾種組幀技術比較；（2）組幀程序設計思路；（3）循環冗余碼及其程序設計。學習目標：（1）能夠分析比較不同組幀方法和技術；（2）具備循環冗余碼的程序設計能力。24.1幾種組幀技術比較34.1.1

廣域網的四種組幀方法廣域網的組幀方法包括字節計數法、字符填充法、零比特填充法和違例編碼法。由于字節計數法中計數字段的脆弱性及字符填充實現上的復雜性和不兼容性，目前較普遍使用的組幀方法是零比特填充法和違例編碼法。HDLC協議的幀結構4HDLC協議的幀結構PPP協議的幀結構54.1.2

局域網的組幀技術以太網V2的MAC幀格式64.1.3

無線局域網的幀結構802.11幀結構MAC幀的復雜性都在其首部。最特殊之處就是有兩個MAC地址字段：發送地址、接收地址（源地址和目的地址），由控制字段中的兩個控制位“到DS”和“從DS”的不同組合來決定每個地址字段的含義，從而實現復雜的鏈路狀態維護功能。路由示例到DS從DS地址1地址2地址3地址4A經AP1發送數據到R10接收地址：AP1地址源地址：A的地址目的地址：R的地址—R經AP1發送數據到A01目的地址：A的地址發送地址：AP1地址源地址：R的地址—A經AP1、AP2發送數據到B11接收地址：AP2地址發送地址：AP1地址目的地址：B的地址源地址：A的地址自組織網絡00目的地址源地址服務集標識BSSID—74.2

組幀程序設計思路4.2.1

幾種幀的差異分析（1）廣域網以HDLC協議和PPP協議為代表，主要使用的是零比特填充法，但PPP在異步傳輸時，使用字符填充法。HDLC的幀頭包括標志、地址和控制三部分，PPP的幀頭則是標志、地址、控制和協議四部分，兩者的幀尾都是數據校驗FCS和標志。信息字段來源于網絡層，HDLC協議的信息字段長度沒有規定，一般是1

000～2

000字節，最小為0；而PPP協議的信息字段長度的默認范圍是0～1500字節。HDLC協議的幀校驗字段FCS占用2個字節長度，采用CRC校驗，生成多項式是CRC-CCITT，校驗范圍包括地址、控制、信息字段。PPP協議的檢驗范圍包括地址、控制、類型和數據字段四部分，前兩部分是固定的，分別是0xFF和0x03，還是采用CRC-CCITT檢驗。8（2）以太網V2其幀頭包括目的MAC地址、源MAC地址和類型，共占用14字節；幀尾是FCS，占用4個字節長度，采用CRC-32檢驗。顯然，以太網的幀頭與廣域網的差異很大，而且，其信息字段長度范圍是46～1500字節。（3）無線局域網其幀頭占用了30個字節，包括4個6字節的MAC地址，還有控制、持續時間和序號字段，都是2字節長度；幀尾是FCS，占用4個字節長度，采用CRC-32檢驗。信息字段的長度范圍是0～2312字節。因此，不同類型的幀，其結構和內容也不同，CRC校驗方法也并不完全相同。94.2.2

組幀程序設計思路組幀程序應該包括幀協議選擇、標記設置、幀頭信息輸入、數據字段內容輸入、幀尾設置、成幀結果顯示和成幀保存等功能。以太網幀的組幀程序設計流程104.3

循環冗余碼及其程序設計4.3.1

循環冗余校驗碼介紹【例4.1】

假設要發送的數據為101110，采用CRC的生成多項式是G(x)=x3+1，請問：（1）冗余碼和發送的碼字分別是什么？（2）若收到的數據序列是100010011，請判斷是否有錯？解析：已知發送的信息M=101110，生成多項式對應的除數G=1001。（1）經過除法運算，如圖4.8所示，得到冗余碼為R=011，所以發送的碼字是101110011。114.3.2

CRC計算的編程方法

從CRC豎式計算過程可以看出，CRC編碼實際上是一個循環移位的模2運算。對于CRC-8，其生成多項式是x8+x2+x+1，即100000111。假設有一個9位的寄存器，通過反復移位和進行CRC除法，最終該寄存器中的值去掉最高一位就是所需余數。

最后，crc中后8位就是經過CRC-8校驗的余數。//crc是1個9位寄存器對原始數據in后面添加8個0將crc中的值置為0while(數據未處理完)begin

if(crc最高位是1)

crc=crcXOR100000111

把crc中的值左移一位

從in中讀取一位新數據，并置于crc的0位end124.3.3

CRC編程示例本章小結

本章對應了開放系統互聯（OSI）模型的數據鏈路層，其基本單位是幀。

在定義的幾種協議的幀結構中，都需要設計幀頭幀尾和校驗字段，前者為了幀的同步，后者為了數據的可靠性。首先，說明了標準規定的幾種幀結構，描述了組幀的編程思路。接著，對