基于Nios的IP网络电话终端设计

基于Nios的IP网络电话终端设计

杨玉峰，黄炜

（电子科技大学 通信与信息工程学院，四川 成都 610054）

摘要：本文介绍了如何在Altera开发平台上应用Quartus Ⅱ软件平台的SOPC Builder 设计工具,把Nios 软核处理器、以太网芯片控制电路、其它外围器件的控制电路及用户逻辑电路都集成在了一片FPGA可编程逻辑芯片上。在这个系统硬件平台上运行uc/OS 嵌入式操作系统、TCP/IP 网络通信协议和应用软件,实现了基于Nios的IP网络电话功能。

关键词:FPGA IP电话TCP/IP协议可编程片上系统 Nios

Design of LAN IP Telephone Based on Nios

Yang yufeng, Huang wei

(College of Communication & Information Enginnering,University of Electronic Science & Technology

of China,Chengdu Sichuan 610054,China)

Abstract:This paper introduced how to integrate Nios soft MCU core、Ethernet MAC/PHY IC controller and other peripheral equipment`s controllers in FPGA by using Quartus Ⅱ and SOPC Builder.Based on the hardware platform,we can run uc/OS embedded system、TCP/IP network protocol and some applications. Thereby,we realized LAN IP Telephone based on Nios.

Key words:FPGA IP telephon TCP/IP protocol SOPC Nios

一．系统概述

随着因特网技术的快速发展，IP网络电话已经得到广泛使用。所谓IP网络电话是指利用因特网以分组数据包形式传输语音/传真等的新型电信业务，简称VoIP(Voice over IP:IP网络承载语音业务)。它以低廉的价格，灵活的应用使传统电信业务受到极大的挑战，截止目前，已经超过长途业务量的50%。当然，这包括各大电信运营商推广IP电话卡形式的IP电话长途业务，其特点是接入部分使用传统电信终端（如电话机、手机），以特殊号码形式识别（179XX），在主干线上以分组数据包的形式在因特网上传输话音。目前专家普遍认为VOIP将代表电话未来的发展方向，甚至有这样一句话：every thing is over IP（一切都将基于IP）。许多人相信IP电话时代即将到来，Frost&Sullivan调研公司的报告中预计，到2007年VOIP 的通话量将占全部通话量的75%，甚至更高一些。因此，在未来的几年内，IP电话必将在电信市场占到举足轻重的地位，对以太网电话终端的研究是符合市场需求并具有巨大的市场潜力和发展前景。

Nios是Altera 公司开发的一种采用流水线技术软核处理器，专门针对可编程逻辑器件进行了优化，因此是一种可配置的通用RSIC微处理器，可以与用户自定义逻辑结合。构成完整、功能强大的SOC系统，在嵌入式系统设计中已成为趋势。应用SOPC 技术把Nios 配置进FPGA 芯片后,网络电话终端设备不再需要外部处理器,用单一FPGA 芯片就可以实现以前需要FPGA + MCU 才能完成的功能。

嵌入式操作系统是嵌入式系统的灵魂，可以显著提高软件操作效率并进行软件复用。针对当前日益复杂的系统开发，应用操作系统是保证产品上市时间的关键。嵌入式uc/OS操作系统是一种性能优良、源码公开的免费操作系统，具有高度灵活性。为此我们自行移植了uc/OS操作系统的Nios CPU版本，继而在操作系统上完成了IP电话的设计。

二．系统功能说明

基于Nios的IP电话分为接受方和呼叫方，发起通话请求的一端称为呼叫方，另一端为接受方。根据不同的应用场景，呼叫方和接受方可以调换角色，也就是说任意一方都可以发起通话请求。

呼叫方发起通话请求，输入接受方IP地址，两方通过网络连接成功后，利用麦克风和听筒，就可以进行谈话了。

本设计的实现分为硬件和软件两个部分。

硬件部分由带Nios 软核CPU 的FPGA芯片、外部数据存储器Flash RAM 和SRAM、带AD 和DA 变换的PCM 语音编解码芯片电路、RS232 串行通信电路、以太网网络模块及RJ45接口、JTAG配置接口电路组成，此外还有电源电路等。

软件实现主要包含以下几个步骤：

1．将嵌入式操作系统uc/OS移植到NIOS处理器上；

2．开发语音采集编解码芯片的接口驱动程序；

3．开发操作系统下的应用程序，实现IP电话功能。分别为呼叫方和接受方的应用程序，提供IP电话的电话呼叫和等待通话功能。

三．性能参数

支持频率范围在300到3400HZ的单声道模拟语音信号通话；

系统将20ms的PCM语音数据直接打成语音数据包封装传输到因特网；

工作电压低，具有低功耗的特性。

四．系统构成

系统主要以内嵌Nios软核处理器的FPGA为核心处理单元，辅以以太网MAC/PHY控制器和PCM语音编解码芯片完成整个系统中的信号处理工作。其主要工作是完成模拟语音信号到PCM语音信号的编解码，以太网数据的接收和发送，协议处理，谈话的呼叫建立和释放等。

本系统的硬件结构框图如图4.1所示：

系统软件体系结构如图4.2所示：

呼叫方应用程序 被叫方应用程序

SOPC Build自动生成驱动程序库 PCM语音编解码芯片驱动程序

uc/OS操作系统内核

Nios CPU、PCM语音编解码芯片接口逻辑、网络模块、键盘显示模块等硬件电路

图4.2 系统软件体系结构图

五．设计描述

本系统的设计分为硬件和软件两个部分。硬件设计由于借助Altera的Stratix开发板，所以主要任务是扩展一块语音板，用来实现语音信号的数模变换和PCM语音编解码功能；软件部分移植uc/OS操作系统，编

写驱动程序和上层应用程序的开发。

1. 硬件部分

1.1 语音板电路设计

该部分采用OKI公司的A律PCM语音信号编/解码芯片MSM7702-3完成模拟语音到PCM信号的转换。该芯片支持频率范围在300到3400HZ的单声道模拟语音信号到PCM语音信号信号相互转换。该芯片具有如下特点:

1.工作电压低(

2. 7-

3. 8V )，低功耗的特性。

2.支持64/128/256/512/1024/2048 kHz等频率的串行数据输出。

3.内置PLL电路，低电压运算放大器，具有可调的输出增益。

4.芯片模拟信号输出引脚能直接驱动1.2k的负载。

这部分的原理图如图5.1所示，该部分的输入增益可调是通过调节图中的电阻R4和R3的值来实现的。其增益的具体运算公式如式(5.1)所示。该增益的最大的增益值不能超过l0。

增益:Gain=1-1-R4/R3 …………… 式(5. 1)

图5.1 MSM7702-3原理图

FPGA接收和发送PCM语音数据时，按照MSM7702-3的接口时序进行。MSM7702-3提供了发送PCM信号接口(BCLK,XSYNC和PCMOUT引脚)和接收PCM信号接口(BCLK, RSYNC和PCMIN引脚)，其时序如图5.2和图5.3所示。 BCLK:接收和发送数据的时钟，频率为64KHz。

XSYNC:用于同步PCMOUT引脚的数据输出的同步信号。

PCMOUT:为输出的串行PCM语音数据引脚。

RSYNC:用于同步PCMIN引脚的数据输入的同步信号。

PCMIN:为输入的串行PCM语音数据引脚。

图5.2 发送PCM数据时序

图5.3 接收PCM数据时序

根据MSM7702-3芯片数据收发时序，设计FPGA和MSM7702-3的接口电路结构如图5.4所示。

1.2 用SOPC Builder设计系统模块硬件

用SOPC Builder可以进行系统模块硬件设计和底层软件生成。进行硬件模块设计时,SOPC Builder提供图形化配置界面,备有一些常用外设的IP ( Intellectual Property) 模块,如SRAM、Flash RAM、UART、Ethernet Interface、Interval timer 、Parallel I/ O 等。这些已开发好并已经引入到SOPC Builder 环境中的功能模块被称为部件(Component) ,打开SOPC Builder 的图形界面时可以在左边模块池中看到这些功能部件。用户还可以用“Interface to User Logic”加入自己的外设设计文件,或直接加外设接口。可以采用的外设设计文件是用输入的电路原理图或HDL描述语言写的. vhd 或. v 文件。对于本设计来说，就是将在前面提到的MSM7702-3 接口以用户自定义接口的方式添加进来，SOPC Builder 可以进行系统配置以及生成,系统配置除了对外设设置外还包括启动程序、中断向量表、系统启动地址等的设置。具体如图5.5所示：

图5.5 系统硬件模块

2．软件部分

软件设计包括嵌入式操作系统的移植、网络协议栈、驱动设计及应用级代码编写等部分，下面就对这几部分作简单介绍。

2.1 uc/OS 操作系统移植

uc/OS 操作系统是美国人Jean Labrosse 于1992 年开始编写的，它是一种适合于小型、微控制器的可剥夺实时操作系统。uc/OS 的内核除了没有网络协议栈之外，也没有文件系统，但是本设计中并不需要对语音数据按文件方式保存，因而使用uc/OS 可以满足需要。

uc/OS 在设计时就充分考虑到在不同平台上移植的需求，将同平台相关的部分局限在一个很小的范围内，对于不同的平台只需对下面一些函数和宏进行重写。

◆ OS_ENTER_CRITICAL 和OS_EXIT_CRITICAL ：这是两个宏，用来进行临界段保护。在本设计中使用汇编代码开关中断来实现。

◆ OS_TASK_SW ：这是一个用于进行任务切换的宏。本设计中利用C P U 的软件中断方式实现。也就是说调用此宏产生软件中断，然后由相应的中断处理程序来具体实现任务上下文保护和任务切换。

◆ OSIntCtxSw：实现中断级任务切换，用纯汇编实现。

◆ OSCtxSw：实现用户级上下文切换，用纯汇编实现。

◆ OSTickISR：为系统定时器中断的处理函数，用纯汇编实现。

◆ OSTaskStkInit：用来在创建任务时，对任务堆栈进行初始化。

OS_CFG.H 用来配置内核，用户根据需要对内核进行定制，设置系统的基本情况；INCLUDES.H 为系统头文件，包括了整个实时系统所需要的内核以及用户的头文件。

2.2 网络协议栈

本系统采用的是SOPC Builder 中包含针对Nios 的网络协议栈，该栈以名为Plugs 的函数库的形式提供给设计者，该库向软件编写者隐藏了底层硬件细节，以类似于unix 套接字的方式实现了一个精简的网络协议栈。它支持以下一些网络协议：IP、ARP、ICMP 、UDP 、TCP 。

使用该库在硬件上有四个要求：必须使用Nios CPU，需要20KB 的代码存储空间，需要4KB 的数据存储空间，系统中需要有一个专供其使用的定时器。

2.3 驱动及应用级代码编写设计

语音板驱动程序设计主要由以下几个部分组成：读缓冲区内容、写入缓冲区数据、产生中断信号等。 另外应用级程序中的呼叫连接处理部分是系统中非常重要的部分，它主要完成通话前的呼叫建立过程及通话结束后的释放过程。下面对其进行详细描述，图5.5是呼叫连接处理部分的状态转换图。

系统上电复位后，处于IDLE状态:如果检测到用户输入的IP地址，系统进入MASTER CALL状态;如果此时系统接收到一个CALL消息后，系统产生一个Informuse信号，使指示灯工作亮，通知用户有电话打进来，用户拿起话筒时，系统将置Informuse信号无效，指示灯熄灭停止工作，系统进入SLAVE CONNECT状态。

系统处于MASTER CALL状态:系统产生一个发送CALL消息使能信号xmitC.allMessageEn，控制发送部分发送一个CALL呼叫信号，当发送模块发送完该信号后，产生一个SendMessageOk信号，系统检测到该信号后，进入WAIT CONNECT状态。

系统处于WAIT CONNECT状态:系统等待接收CONNECT消息，同时设置一个定时器(最大值为4000)。定时接收CONNECT消息。该定时器是一个时钟频率8KHz计数器，当计数到最大值后，产生超时信号用于控制接收CONNECT消息是否超时。如果在规定时间内正确收到CONNECT消息，系统发送一确认消息ACK，然后进入TALK 状态，开始通话。如果系统超时未接收到CONNECT消息，系统置重发呼叫CALL信号寄存器有效，返回MASTER CALL状态，重新发送呼叫请求CALL信号，同时将呼叫次数寄存器(calltimes)加1。一旦系统检测到呼叫次数寄存器(calltimes)值大于3，即系统连续3次发送呼叫请求，都没有完成，则本次呼叫连接过程失败，系统返回IDLE状态。如果系统没收到CONNECT消息，收到被呼叫方发来的BUSY消息(说明被呼叫方正在通话)，系统无法建立呼叫连接，系统返回IDLE状态。

系统处于TALK状态:系统内部的一个指示通话进行的状态寄存器(StartTalk)的值为1表示系统处于通话。系统检测用户是否挂机，一旦检测到用户挂机，表示通话结束，系统将通话状态寄存器((StartTalk)置为0，系统进入RELEAS COMPLETE状态。系统如果检测到呼叫方发来的release complete消息后，寄存器(StartTalk)置为0，同时系统进入IDLE状态。如果系统收到另一呼叫方所发的CALL消息，系统由于已经在和一个用户在通话，不能接收另一个用户的呼叫请求，系统进入BUSY状态。

系统处于RELEASE COMPLETE状态:系统发送一个release complete消息，该消息发送完毕后，系统进入IDLE状态。

系统处于SLAVE CONNECT状态:系统发送一个CONNECT消自，该消息发送完毕后，系统进入WAIT ACK状态。 系统处于WAIT ACK状态:系统等待接收ACK消息，同时启动定时器工作(最大值为4000)，当计数到最大值后，产生超时信号用于控制接收ACK消息是否超时。如果系统超时未收到ACK消息，系统则重发呼叫CALL 信号寄存器有效，返回SLAVE CONNECT状态，重新发送CONNECT信号，同时将呼叫次数寄存器 (calltimes)加1。一旦系统检测到呼叫次数寄存器(calltimes)值大于3，即系统连续3次发送呼叫连接请求，都没有收到确认ACK消息，则本次呼叫连接过程失败，系统返回IDLE状态。如果系统正确收到确认ACK消息，系统进

入TALK状态，可以开始通话。

系统处于BUSY状态:该BUSY状态是指，当前系统正在通话阶段，同时接收到另一呼叫方发来的呼叫请求CALL消息时所处的状态。系统在此状态时，发送一个BUSY消息给该呼叫方，拒绝本次呼叫请求。完毕后，系统返回TALK状态。

2.4 数据的协议处理

需要说明的是，在本系统中呼叫信息和语音信息采用不同的协议处理方式。呼叫消息用TCP报文封装传送，以确保呼叫信息传输的可靠性；语音消息用UDP报文封装传送。呼叫前后的协议处理流程如图5.6所示。

通话状态时语音数据处理流程如图5.7所示

在本设计中没有采用语音数据包没有进行压缩后传输，而是直接对G. 711标准的PCM语音信号直接打包，故图中语音压缩编/解码未用到。

六. 系统特点

1．在目前数字系统开发中，传统的MCU+FPGA的方式成本较高。本系统采用嵌入Nios软核的FPGA芯片，并通过Avalon总线接口，将系统最大限度地集成在一块芯片中实现，提高了稳定性，同时简化了系统软硬件设计。

2．uc/OS 操作系统的移植。uc/OS 操作系统源代码公开，便于自行开发各种应用软件程序，因此，进行Nios CPU的移植具有极其重要的意义和价值。

3．编写操作系统下的语音板的驱动程序。在嵌入式系统设计中，常需要根据数据或处理任务进行外设定制，从而提高整个系统性能，这也是SOPC Build的长处所在。只有为这些自定制的外设进行驱动程序开发，才能完成操作系统下的应用程序开发。

4．完成uc/OS 下的应用程序。分别为呼叫方和接收方应用程序提供IP电话的呼叫和等待通话功能。

5．由于SOPC Builder 开发环境的完备功能， 可以把注意力集中在系统整体构架和功能上来，而无需过多的考虑细节性的电路设计，缩短了产品面市周期；同时由于FPGA和Nios的灵活性，为系统

的功能升级带来方便。

七．总结

基于Nios 进行嵌入式IP电话系统设计有两个突出优点。首先，硬件设计快速灵活，可扩展性强。SOPC Builder 降低了硬件设计的难度，缩短了硬件开发周期，提高了设计的可靠性。CPU 本身是以软核的方式实现，其功能可根据需要进行定制。其次，软件开发容易。SOPC Builder 不但在硬件设计上提供了支持，在软件上也为设计者提供了较好的支持，方便驱动程序和上层应用软件的编写，并提供了现成的网络协议栈。

由于本系统中是直接对PCM语音信号打包发送，因而要求的带宽较大。系统的功能也相对简单，下一步的工作可以将语音数据压缩编/解码引入到FPGA中，减小系统要求的带宽。同时还可以将基于H. 263实时图象传输系统引入FPGA中，构建局域网IP可视电话。

参考文献

[1]William E.Witowsky.IP Telephone Design and Imeplementation Issue,1998.7.

[2]Nios II Software Developer's Handbook (ver 1.2, Dec 2004)

[3]潘松、黄继业等著. SOPC技术实用教程. 清华大学出版社 2004.6

[4] 谢兵森. 基于嵌入式系统的指挥调度终端试验研究 . 上海船舶运输科学研究所硕士论文, 2004.

[5] Jean J . Labrosse 著,邵贝贝译.μC/ OS Ⅱ—源码公开的实时嵌入式操作系统. 中国电力出版社,2003.

[6] 夏宇闻著. Verilog数字系统设计教程. 北京航空航天大学出版社. 2004.7

原创性声明

本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。

杨玉峰

2006.03.18

作者简介：杨玉峰（1983－ ），男，江苏盐城人，电子科技大学在读硕士研究生，主要研究方向为嵌入式系统开发应用；黄炜（1952－ ），男，湖南宁乡人，电子科技大学副教授，硕士生导师，主要研究方向为现代通信中的信号处理、音频及视频数据通信、嵌入式系统开发应用。

作者联系方式：

杨玉峰：地址：电子科技大学通信与信息工程学院2004201050班

邮编：610054

E-mail:happyyangyufeng@https://www.wendangku.net/doc/f014221434.html,

电话:（028）83200335 （028）83208880

IP电话系统建设方案详细

IP电话系统建设方案 2005年6月

目录 1. 网络现状及需求分析 (3) 1.1背景分析 (3) 1.2应用需求分析 (3) 2. 应用方案设计分析 (4) 2.1方案设计原则 (4) 2.2设计目标 (6) 3. 解决方案介绍 (6) 3.1整体解决方案 (6) 3.1.1 解决方案网络拓扑 (6) 3.1.2 方案分析 (7) 3.1.3 可行性分析 (8) 3.2方案靓点 (10) 3.3设备配置清单 (12) 4.网络IP语音关键技术简介 (13) 5. 关键应用设备简介.............................. 错误！未定义书签。

1. 网络现状及需求分析 1.1背景分析 ****公司辖内的网络系统已经建成，内部建立了完善局域网，与各个地市、县分公司通过专网互联，现在网络平台上承载的是数据业务。 从地理分布看，有n个地市，十几个县；从电话资费看，各个地市与省、地市之间通话都是长途话费，电话费每年给公司带来了一笔巨大费用。如何控制电话资费，降低办公成本，使公司辖内信息化建设更趋完善，是当前考虑的主要问题之一。 1.2 应用需求分析 公司辖内内联网络平台已建设成功，网络带宽在满足公司内部基本业务及办公需求后，还有一定富余，因此为在现有通信平台上建设内部IP电话网络并实现网内免费通话提供了坚实的物理基础。以下是本次IP语音建设具体需求： 第一阶段，主要实现纯内部的免费IP电话和传真业务，每个人员只需配备一部电话，实现一机双号，即每人只用一部IP电话，既可拨打内部IP电话，又可拨打外线市话，电话号码为直拨，不需加任何前缀，通过网关来判断是市话或是IP电话。这样做的好处有两个：（1）“一机双用”，且不改变拨号习惯，便于切换。（2）支持断电保护功能，当网关断电或IP电话不通时，可自动切换到PSTN市话网，保证了业务不间断性。

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解析IP数据包课程设计

课程设计任务书

目录1．实验目的2．实验要求3．预备知识4．课程设计分析5．实现过程6．程序流程图7．相关扩展8．实习体会9．参考文献

一．实验目的： 设计一个解析IP数据包的程序,并根据这个程序,说明IP数据包的结构及IP协议的相关问题,从而IP层的工作原理有更好的理解和认识. 二．实验要求： 本设计的目标是捕获网络中数据包,解析数据包的内容,将、结果显示在标准输出上,并同时写入日志文件. 程序的具体要求如下: 3)以命令行形式运行:ipparse logfile,其中ipparse是程序名,而logfile则代表记录结果的日 志文件. 4)在标准输出和日志文件中写入捕获的IP数据包的版本,头长度,服务类型,数据包总长度, 数据包标识,分段标志,分段偏移值,生存时间,上层协议类型,头校验和,源IP地址和目的IP地址等内容. 当程序接收到键盘输入Ctrl+C时退出. 三.预备知识 互联网络层是TCP/IP协议参考模型中的关键部分.IP协议把传输层送来的消息组装成IP数据包,并把IP数据包传送给数据链层.IP协议在TCP/IP协议族中处于核心地位,IP协议制定了统一的IP数据包格式,以消除个通信子网中的差异,从而为信息发送方和接收方提供了透明的传输通道.编制本程序前,首先要对IP包的格式有一定了解,图1给出了IP协议的数据包格式. IP数据包的第一个字段是版本字段,其度是4位,表示所使用的IP协议的版本.目前的版本是IPV4,版本字段的值是4,下一代版本是IPV6,版本字段值是6.本程序主要针对版本是IPV4的数据包的解析. 报头标长字段为4位,它定义了以4B为一个单位的IP包的报文长度.报头中除了选项字段和填充域字段外,其他各字段是定长的.因此,IP数据包的头长度在20—40B之间,是可变的. 0 4 8 16 19 24 图1 IP数据包的格式 服务类型字段共8位,用于指示路由器如何处理该数据包.该字段长度由4位服务类型(TOS)子域和3位优先级子域组成,1位为保留位,该字段结构如图2所示. B7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0

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IP数据报格式 TCP/IP协议定义了一个在因特网上传输的包，称为IP 数据报(IP Datagram)。这是一个与硬件无关的虚拟包, 由首部和数据两部分组成，其格式如图所示。首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。首部中的源地址和目的地址都是IP协议地址 1、IP数据报首部的固定部分中的各字段 (1)版本占4位，指IP协议的版本。通信双方使用的IP 协议版本必须一致。目前广泛使用的IP协议版本号为4（即IPv4）。 (2)首部长度占4位，可表示的最大十进制数值是15。请注意，这个字段所表示数的单位是32位字长（1个32位字长是4字节），因此，当IP的首部长度为1111时（即十进制的15），首部长度就达到60字节。当IP分组的首部长度不是4字节的整数倍时，必须利用最后的填充字段加以填充。因此数据部分永远在4字节的整数倍开始，这样在实现IP 协议时较为方便。首部长度限制为60 字节的缺点是有时可能不够用。但这样做是希望用户尽量减少开销。最常用的首部长度就是20字节（即首部长度为0101），这时不使用任何

选项。 （＃我们一般看到的版本和首部长度两个字段是十六进制45，就是版本号version=4,headlength=5,也就是首部长度是60个字节） (3)区分服务占8位，用来获得更好的服务。这个字段在旧标准中叫做服务类型，但实际上一直没有被使用过。1998年IETF把这个字段改名为区分服务DS(Differentiated Services)。只有在使用区分服务时，这个字段才起作用。 (4)总长度总长度指首部和数据之和的长度，单位为字节。总长度字段为16位，因此数据报的最大长度为 216-1=65535字节。 ＃可以看这个以太网frame总长为336字节，而IP数据包Total length＝322，336－322＝14正好是Ethernet包头的长度，所以就可以看出这IP数据包总长度一值就是除去Ethernet头的剩余长度，也就是IP包头加数据的长度。 在IP层下面的每一种数据链路层都有自己的帧格式，其中包括帧格式中的数据字段的最大长度，这称为最大传送单元MTU(Maximum Transfer Unit)。当一个数据报封装成链路层的帧时，此数据报的总长度（即首部加上数据部分）一定不能超过下面的数据链路层的MTU值。 (5)标识(identification)占16位。IP软件在存储器中维

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2、设置完成后，点击“start”开始抓包： 3、显示结果： 3、选择某一行抓包结果，双击查看此数据包具体结构。

4、捕捉IP数据报。 ① 写出IP数据报的格式。 IP数据报首部的固定部分中的各字段含义如下： (1)版本占4位，指IP协议的版本。通信双方使用的IP协议版本必须一致。目前广泛使用的IP协议版本号为4（即IPv4）。 (2)首部长度占4位，可表示的最大十进制数值是15。请注意，这个字段所表示数的单位是32位字长（1个32位字长是4字节），因此，当IP的首部长度为1111时（即十进制的15），首部长度就达到60字节。当IP分组的首部长度不是4字节的整数倍时，必须利用最后的填充字段加以填充。因此数据部分永远在4字节的整数倍开始，这样在实现IP协议时较为方便。首部长度限制为60 字节的缺点是有时可能不够用。但这样做是希望用户尽量减少开销。最常用的首部

3)区分服务占8位，用来获得更好的服务。这个字段在旧标准中叫做服务类型，但实际上一直没有被使用过。1998年IETF把这个字段改名为区分服务 DS(Differentiated Services)。只有在使用区分服务时，这个字段才起作用。 (4)总长度总长度指首部和数据之和的长度，单位为字节。总长度字段为16位，因此数据报的最大长度为216-1=65535字节。长度就是20字节（即首部长度为0101），这时不使用任何选项。 (5)标识(identification) 占16位。IP软件在存储器中维持一个计数器，每产生一个数据报，计数器就加1，并将此值赋给标识字段。但这个“标识”并不是序号，因为IP是无连接服务，数据报不存在按序接收的问题。当数据报由于长度超过网络的MTU而必须分片时，这个标识字段的值就被复制到所有的数据报的标识字段中。相同的标识字段的值使分片后的各数据报片最后能正确地重装成为原来的数据报。 (6)标志(flag) 占3位，但目前只有2位有意义。 标志字段中的最低位记为MF(More Fragment)。MF=1即表示后面“还有分片”的数据报。MF=0表示这已是若干数据报片中的最后一个。 标志字段中间的一位记为DF(Don’t Fragment)，意思是“不能分片”。只有当DF=0时才允许分片。 7)片偏移占13位。片偏移指出：较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。也就是说，相对用户数据字段的起点，该片从何处开始。片偏移以8 个字节为偏移单位。这就是说，每个分片的长度一定是8字节（64位）的整数倍。 (8)生存时间占8位，生存时间字段常用的的英文缩写是TTL(Time To Live)，表明是数据报在网络中的寿命。由发出数据报的源点设置这个字段。其目的是防止无法交付的数据报无限制地在因特网中兜圈子，因而白白消耗网络资源。最初的设计是以秒作为TTL的单位。每经过一个路由器时，就把TTL减去数据报在路由器消耗掉的一段时间。若数据报在路由器消耗的时间小于1秒，就把TTL值减1。当TTL值为0时，就丢弃这个数据报。 ＃TTL通常是32或者64，scapy中默认是64 (9)协议占8位，协议字段指出此数据报携带的数据是使用何种协议，以便使目的主机的IP层知道应将数据部分上交给哪个处理过程。（在scapy中，下层的这个protocol一般可以从上曾继承而来，自动填充，我们一般可以省略不填此项） (10)首部检验和占16位。这个字段只检验数据报的首部，但不包括数据部分。这是因为数据报每经过一个路由器，路由器都要重新计算一下首部检验和

IP数据包格式简介

IP 数据包格式 IP 数据包是网络传输的信封，它说明了数据发送的源地址和目的地址，以及数据传输状态。一个完整的数据包由首部和数据两部分组成。首部前20字节属于固定长度，是所有IP 数据包必须有的，后面是可选字段，其长度可变，首部后面是数据包携带的数据，见图5.3.1。 48 16 19 31 版本号 标志 生存时间 协 议标 识 服务类型数据包总长度 段偏移首 部 检 验 和 源地址目 的地址可 选字段+ 填 充位首部长度 数 据部 分 数 据 首部首部 IP 数据包 发送 图5.3.1 IP 数据包格式 1. 版本号（4bit ） 版本号占4位，是IP 协议所使用的版本号，目前是广泛使用的是第四版本，即IPv4。 2. 首部长度（4bit ） 首部长度用于指出IP 包头长度，用于标识数据包头在何处结束，所携带的数据在何处开始。首部长度占四位，数值范围5～15，以4字节为单位，则IP 首部长度为20字节～60字节。如假设首部长度取值“1010”，转换为十进制为“10”，表示IP 包头长度为10×4＝40字节，数据从第41字节开始。 3. 服务类型（8bit ） 服务类型用于获得更好服务，大多数情况下并不使用。当网络流量较大时，路由器会根据不同数据包服务类型取值决定哪些先发送，哪些后发送，见图5.3.2。 D 优先级T R C 未用 0 1 2 3 4 5 6 7 图5.3.2 服务类型格式 （1）前3个bit 表示优先级，取值范围0～7共8个优先级，数值越低优先级越高。 （2）后四位是服务类型子字段，用于标识QOS 质量服务。 D ：表示要求更低时延 T ：表示要求更多吞吐量 R ：表示要求更多可靠性 C ：表示要求更小路径开销 注：DTRC 默认4位值都为0，表示一般服务；

Ip数据包捕获设计报告

解析IP数据包程序设计与实现 学生姓名：梁帅指导老师：谢晓巍 摘要现如今，计算机网络已经彻彻底底地改变了人们的生活。大量的数据都是经过计算机网络传输的，而TCP/IP协议是计算机网络中最重要的协议之一。计算机网络中绝大多数数据都是以IP数据包的形式发送和接受的。所以IP数据包的捕获是很多计算机安全技术的基础。本课程设计实现了可以捕获流经本地网卡的IP数据包并将其头部信息解析输出的程序。 关键词TCP/IP；IP数据包；计算机网络；捕获

Design and implementation of IP data packet Student name: LIANG Shuai Advisor：XIE Xiao-wei Abstract Nowadays, computer network has completely changed people's life. A large amount of data is transmitted through computer networks, and the TCP/IP protocol is one of the most important protocols in computer networks. Most of the data in the computer network are sent and received in the form of IP data packets. So IP packet capture is the basis of many computer security technology. This course is designed to capture the IP data packet that flows through the local network card and the program to parse the output of its head. Key words TCP/IP；IP data packet；Computer network；Capture

网络电话系统设计方案

办公楼综合布线系统 设 计 方 案 2008年09月

第1章前言 综合布线系统作为将来大楼内所有信息传输的主要通道，必须支持现在以及未来语音、数据、图像等信息高速传输的要求。而综合布线系统作为现代化办公系统的数据网络、通讯系统的基础平台，是建筑物或建筑群之间的一个模块化、灵活性极高的信息传输通道，是智能建筑的“信息高速公路”。结合当今国际国内先进的技术，并充分考虑未来多媒体信息高速传输的要求。随着项目的综合布线系统的建立，将为用户提供高性能的数据和语音通讯的传输通道，能够良好的支持数据、语音、图像和多媒体通讯等各种信号的传输，并能够适应不断发展的网络技术的需要。 1.1 结构化布线系统简介 综合布线系统(PDS)是在统一的传输介质上建立的可以连接电话、计算机、会议电视和监视电视等设备的结构化信息传输系统。PDS使用标准的双绞线和光纤，支持高速率的数据传输。它包括一系列专用的插座和连接硬件，使用户可以把设备连到标准的话音／数据信息插座上，使安装、维护、升级和扩展都非常方便，并节省费用。PDS使用星型拓扑结构，使系统的集中管理成为可能，也使每个信息点的故障、改动或增加不影响其他的信息点。 目前在综合布线领域被广泛遵循的标准是EIA/TIA 568A，即Commercial Building Telecommunications Wiring Standard。各布线系统器件生产厂家遵照此标准提供了自己的布线产品系列。在EIA/TIA-568A中把综合布线系统分为6个子系统：建筑群子系统、设备间子系统、垂直干线子系统、管理子系统、水平子系统和工作区子系统，如下图所示。

网络课程设计--办公自动化系统的设计与实现

软件生产实习报告书 办公自动化系统的设计与实现 学号：0905010422 姓名：常勇 指导老师：姜磊 完成日期：2013年3月15日

目录 第一章前言---------------------------------------------------1 第二章可行性分析-------------------------------------------1 1、社会可行性分析---------------------------------------------1 2、使用可行性分析---------------------------------------------1 第三章系统分析----------------------------------------------1 1、性能需求------------------------------------------------1 2、功能需求------------------------------------------------2 3、用户需求------------------------------------------------------2第四章系统总体设计-----------------------------------------2 1、功能描述------------------------------------------------2 2、系统操作流程图-----------------------------------------3 第五章系统详细设计--------------------------------------4 1、数据库设计---------------------------------------------4 2、系统模块设计-------------------------------------------5 第六章系统测试--------------------------------------------9 1、测试环境-----------------------------------------------9 2、主要模块测试及结果-------------------------------------9 总结-----------------------------------------------------10参考文献------------------------------------------------------11

解析IP数据包课程设计报告

成绩评定表

课程设计任务书

目录 1 课程设计目的 (1) 2 课程设计要求 (2) 3 相关知识 (3) 4 课程设计分析 (6) 5 程序代码 (11) 6 运行结果与分析 (18) 7 参考文献 (18)

1 课程设计目的 IP数据包是网络成传输的基本数据单元，熟悉IP数据包结构对于理解网络工作原理具有重要意义。本课程设计的主要目的是通过接受与解析IP数据包，了解IP数据包的基本结构与IP协议的基本功能。

2 课程设计要求 根据后面介绍的IP数据包结构，编写程序接收并解析IP数据包。 1）以命令行形式运行; ParsePacket log_file 其中，ParsePacket为程序名，log_file为日志文件名。 2）输出内容：IP数据包的各字段值，包括版本、头部长度、服务类型、总长度、标识、分段标志、分段偏移值、生存时间、上层协议类型、头校验和、源IP地址 和目的IP地址等。 3）当程序接收到键盘输入Ctrl+C时退出。

3相关知识 互联网络层是TCP/IP协议参考模型中的关键部分.IP协议把传输层送来的消息组装成IP数据包,并把IP数据包传送给数据链层.IP协议在TCP/IP协议族中处于核心地位,IP 协议制定了统一的IP数据包格式,以消除个通信子网中的差异,从而为信息发送方和接收方提供了透明的传输通道.编制本程序前,首先要对IP包的格式有一定了解,图1给出了IP 协议的数据包格式. IP数据包的第一个字段是版本字段,其度是4位,表示所使用的IP协议的版本.目前的版本是IPV4,版本字段的值是4,下一代版本是IPV6,版本字段值是6.本程序主要针对版本是IPV4的数据包的解析. 报头标长字段为4位,它定义了以4B为一个单位的IP包的报文长度.报头中除了选项字段和填充域字段外,其他各字段是定长的.因此,IP数据包的头长度在20—40B之间,是可变的. 0 4 8 16 19 24 31(位) 图3.1 IP数据包的格式 服务类型字段共8位,用于指示路由器如何处理该数据包.该字段长度由4位服务类型(TOS)子域和3位优先级子域组成,1位为保留位,该字段结构如图2所示. 图3.1 服务类型字段结构

IP及IPSEC协议数据包的捕获与分析

IP及IPSEC协议数据包的捕获与分析

IP及IPSEC协议数据包的捕获与分析 为了掌握掌握IP和IPSEC协议的工作原理及数据传输格式，熟悉网络层的协议。我进行了以下实验：首先用两台PC互ping并查看其IP报文，之后在两台PC上设置IPSEC互ping并查看其报文。最终分析两者的报文了解协议及工作原理。 一、用两台PC组建对等网： 将PC1与PC2连接并分别配置10.176.5.119和10.176.5.120的地址。如图1-1所示。 图1-1 二、两PC互ping： IP数据报结构如图1-2所示。 图1-2 我所抓获的报文如图1-3，图1-4所示：

图1-3 请求包 图1-4 回应包 分析抓获的IP报文： (1)版本：IPV4 (2)首部长度：20字节 (3)服务：当前无不同服务代码，传输忽略CE位，当前网络不拥塞

(4)报文总长度：60字节 (5)标识该字段标记当前分片为第1367分片 (6)三段标志分别指明该报文无保留、可以分段，当前报文为最后一段 (7)片偏移：指当前分片在原数据报（分片前的数据报）中相对于用户数据字段 的偏移量，即在原数据报中的相对位置。 (8)生存时间：表明当前报文还能生存64 (9)上层协议：1代表ICMP (10)首部校验和：用于检验IP报文头部在传播的过程中是否出错 (11)报文发送方IP：10.176.5.120 (12)报文接收方IP：10.176.5.119 (13)之后为所携带的ICMP协议的信息：类型0指本报文为回复应答，数据部分 则指出该报文携带了32字节的数据信息，通过抓获可看到内容为：abcdefghijklmnopqrstuvwabcdefghi 三、IPSec协议配置： 1、新建一个本地安全策略。如图1-5。 图1-5 2、添加IP安全规则。如图1-6.

电话网络系统方案

电话系统方案建议书 苏州优亚利电子科技有限公司 2013-08-06

目录 1用户现状及需求 (1) 1.1程控交换机的配置需求 (1) 2通信系统解决方案 (1) 2.1设备配置 (2) 2.2方案特点 (7) 2.2.1高可靠性 (7) 2.2.2灵活的用户配置 (8) 2.2.3强大的组网功能和网络透明 (8) 2.2.4智能的系统管理 (8) 2.2.5强大的分机功能 (9) 2.2.6完善的计费系统 (9) 2.2.7适合未来的发展 (9) 2.3技术支持与后期服务 (10) 2.3.1技术后援支持 (10)

1用户需求 1.1程控交换机的配置需求 根据苏州弘泰电子科技公司目前使用情况，结合发展的需求，现将程控交换机的有关配置要求如下： 一、容量 交换机的初装容量提供32门模拟用户分机, 20门SIP分机，将来扩充到128门分机。 二、中继 程控交换机到外线电话运营商（电信）二线环路中继，配置8路市话模拟中继线。将来可增加IP中继。 三、稳定可靠 要求程控交换机是电信级，电源板、CPU处理器板等核心电路板稳定可靠 四、作维护方便 要有独立的维护终端，人机对话要友好，能通过网络维护，不需要专用的PC 机。 五、电脑话务员 配置2路电脑话务员。可录制公司欢迎词, 外线通过二次拨号接通内部分机, 遇忙能提供返回提示，或转到前台值班分机。 2通信系统解决方案 为了能够用户对语音通信的环境和要求，提供程控交换系统，建设成一个设备性能稳定、功能强大、可扩展能力强的通讯平台，能够实现融合数据网络、移动网络的功能，为今后通讯事业的发展打下基础。本次提供的程控交换机产品，代表当今程控交换机和计算机技术的最高水平，并在国内具有良好的市场和声誉。 第1 页

网络课程的设计与开发

网络课程的设计与开发 余胜泉、王耀武 ysq@https://www.wendangku.net/doc/f014221434.html, 北京师范大学现代教育技术研究所（100875） 【摘要】网络课程是通过网络表现的某门学科的教学内容及实施的教学活动的总和，它包括两个组成部分：按一定的教学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络教学支撑环境。网络课程设计包括教学内容的设计、网络教学环境的设计以及在网络教学环境上实施的教学活动设计。本文从这设计三个方面出发，介绍了网络课程设计的过程模式。 【关键词】网络课程、网络课程设计、网络教学支撑环境、网络学习资源设计、网络学习活动设计 在网络教学环境中，教师和学生在地理位置上的分离，使得教学无法围绕教师为中心来展开，而必须以学生为中心，学生已经成为教学过程中的主体，所有的教学资源都必须围绕学生学习来进行优化配置，教师不再是知识的唯一源泉，最大的知识源泉是网络，教师的任务是指导学生如何获取信息，帮助学生解决学习过程中的问题，并帮助学生形成一套有效的学习方法和解决问题的方法。学生的地位也应该由原来的被动接受者转变为主动参与者，学生应该成为知识的探究者和意义建构的主体。学生的头脑不再被看作是一个需要填满的容器，而是一支需要点燃的火把。网络学习环境不再是教师讲解的辅助工具，而变为帮助学生探索、发现、学习用的认知工具。网络教学应该围绕如何促进学生的自主学习、促进学生思维的深度与广度发展、组织学生的自主学习活动来展开。这些内容构成了支撑网络教育教学观念的基石。 网络课程是通过网络表现的某门学科的教学内容及实施的教学活动的总和，它包括两个组成部分：按一定的教学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络教学

IP及IPSEC协议数据包的捕获与分析

IP及IPSEC协议数据包的捕获与分析 为了掌握掌握IP和IPSEC协议的工作原理及数据传输格式，熟悉网络层的协议。我进行了以下实验：首先用两台PC互ping并查看其IP报文，之后在两台PC上设置IPSEC互ping并查看其报文。最终分析两者的报文了解协议及工作原理。 一、用两台PC组建对等网： 将PC1与PC2连接并分别配置10.176.5.119和10.176.5.120的地址。如图1-1所示。 图1-1 二、两PC互ping： IP数据报结构如图1-2所示。 图1-2 我所抓获的报文如图1-3，图1-4所示：

图1-3 请求包 图1-4 回应包 分析抓获的IP报文： (1)版本：IPV4 (2)首部长度：20字节 (3)服务：当前无不同服务代码，传输忽略CE位，当前网络不拥塞

(4)报文总长度：60字节 (5)标识该字段标记当前分片为第1367分片 (6)三段标志分别指明该报文无保留、可以分段，当前报文为最后一段 (7)片偏移：指当前分片在原数据报（分片前的数据报）中相对于用户数据字段 的偏移量，即在原数据报中的相对位置。 (8)生存时间：表明当前报文还能生存64 (9)上层协议：1代表ICMP (10)首部校验和：用于检验IP报文头部在传播的过程中是否出错 (11)报文发送方IP：10.176.5.120 (12)报文接收方IP：10.176.5.119 (13)之后为所携带的ICMP协议的信息：类型0指本报文为回复应答，数据部分 则指出该报文携带了32字节的数据信息，通过抓获可看到内容为：abcdefghijklmnopqrstuvwabcdefghi 三、IPSec协议配置： 1、新建一个本地安全策略。如图1-5。 图1-5 2、添加IP安全规则。如图1-6.

IP电话系统建设方案(完整资料).doc

【最新整理，下载后即可编辑】 IP电话系统建设方案 2005年6月 目录

1. 网络现状及需求分析 (3) 1.1背景分析 (3) 1.2应用需求分析 (3) 2. 应用方案设计分析 (4) 2.1方案设计原则 (5) 2.2设计目标 (6) 3. 解决方案介绍 (7) 3.1整体解决方案 (7) 3.1.1 解决方案网络拓扑 (7) 3.1.2 方案分析 (7) 3.1.3 可行性分析 (9) 3.2方案靓点 (10) 3.3设备配置清单 (13) 4.网络IP语音关键技术简介 (14) 5. 关键应用设备简介.......................................... 错误！未定义书签。

1. 网络现状及需求分析 1.1背景分析 ****公司辖内的网络系统已经建成，内部建立了完善局域网，与各个地市、县分公司通过专网互联，现在网络平台上承载的是数据业务。 从地理分布看，有n个地市，十几个县；从电话资费看，各个地市与省、地市之间通话都是长途话费，电话费每年给公司带来了一笔巨大费用。如何控制电话资费，降低办公成本，使公司辖内信息化建设更趋完善，是当前考虑的主要问题之一。 1.2 应用需求分析 公司辖内内联网络平台已建设成功，网络带宽在满足公司内部基本业务及办公需求后，还有一定富余，因此为在现有通信平台上建设内部IP电话网络并实现网内免费通话提供了坚实的物理基础。以下是本次IP语音建设具体需求： 第一阶段，主要实现纯内部的免费IP电话和传真业务，每个人员只需配备一部电话，实现一机双号，即每人只用一部IP 电话，既可拨打内部IP电话，又可拨打外线市话，电话号码为直拨，不需加任何前缀，通过网关来判断是市话或是IP电话。这样做的好处有两个：（1）“一机双用”，且不改变拨号习惯，便于切换。（2）支持断电保护功能，当网关断电或IP电话不通时，

网络课程设计与开发

河北大学成人教育学院试卷 专业年级课程课程设计姓名学号 学员必读： 1、本学期7月9日下午在语音室，对本资料进行集中辅导。 2、辅导资料完成后请于2011年7月之前交到教务处，其中出勤成绩，平时测验 成绩包含在辅导资料成绩中。（满分35分） 3、作业需单独完成从课后做题，作业本写满位置，作业必须独立完成，复印无 效，另算成绩。（满分15分） 4、本学期考试时间为2011年7月（以准考证为准），请各位学员7月15日来校 领准考证。 5、考试和交作业，不再另行通知，如果不参加考试或不交作业，没有成绩，后 果自负！切记！ 6、考试题从复习资料中抽取。 7、联系电话：校长室：3216556 教务处：3258890 财务处：3038890 一、填空。（每空2分，共19空） 1、课程概念应该包括以下4个基本要素：、课程内容、、。 2、教学系统赢包括的4各要素分别是：教师、、教材和。 3、一般的网络课程设计应包括课程设计和两个阶段。 4、网络课程的设计与开发应分为、课程设计、教学设计、和课程实施5个实施阶段。 5、课程设计阶段的主要工作包括、、确定内容的组织结构、计划网络课程中教与学的活动。 6、媒体在教学过程中能起到各种各样的作用，最常见的5中使用目的是，、创设情境、、、探究发现。 7、生成性目标导向下的问题情境设计包括两个阶段：和。 8、表现性任务可以归为三大类：简短评价任务、以及。 9、补充学习材料是对教学内容的拓展和丰富，可以使与教学内容相关的、讲解性材料和等。 10、网络教师在教学中扮演着多种角色，包括、组织者、、指导者、辅导者，是至关重要的人力资源。

11、“生成性目标—问题中心”的网络课程是以为中心组织网络课程各要素的，其教学策略主要包括：、、、随机进入策略等。 12、“表现性目标—活动中心”的网络课程是以为中心组织网络课程各要素的，其教学策略主要包括：、抛锚策略、、和教练策略。 13、网络课程中反馈系统主要体现在学习过程状态信息反馈，，教师和学习者的反馈信息。 14、课程中的导航系统按照导航功能分为导航、导航、导航。 15、学习导航的主要技术方法有：学习内容直接引导、、、学习内容隐藏4种。 16、按照学习发生的进程来看，网络课程的教学活动主要分为学习发生前的导学活动、学习进行过程中的辅导活动和。 17、网络环境下的讨论按照发生时间可分为和。 18、网络环境下的讨论按照讨论的形式可分为、和问题式讨论。 19、目前基于互联网络实施网上答疑的方式主要有：异步答疑和同步答疑两种。异步答疑主要包括：常见问题答疑、、；同步答疑主要为：。 20、网络教师在网络课程教学活动中可能扮演多种角色，如、学习方法和学习过程指导者、。 21、网络教师所扮演的角色主要有三种：、亦师亦友、。 22、行为目标导向下的网络课程学习评价反馈的内容包括：、、测试用时。 23、图、文、声、象是网络课程的基本组成单位。其中多媒体图片、文字、影像动画都属于，而声音属于。 24、不论网页界面中的图形图片跟内容和形式如何复杂多变，作为视觉形式的语言，构成图的最基本造型元素都是、、。

计算机网络课程设计-IP数据包解析实验报告

< 解析IP数据报实验报告 - … （

目录 目录 (2) 1、课程设计目的 (2) 2、课程设计要求 (2) < 3、相关知识 (2) 4、课程设计分析 (6) 网卡设置 (6) 使用套接字 (7) 接收数据包 (7) 定义IP头部的数据结构 (8) IP包的解析 (9) 协议的定义 (9) ; 捕获处理 (9) 5、运行结果 (10) 6、总结 (11) 7、课程设计参考资料 (11) 8、源程序代码 (11) ， /

, 1、课程设计目的 本课程设计的目的就是设计一个解析IP数据包的程序，并根据这个程序，说明IP数据包的结构及IP协议的相关问题，从而对IP层的工作原理有更好的理解和认识。 2、课程设计要求 本设计的目标是捕获网络中的IP数据包，解析数据包的内容，将结果显示在标准输出上，并同时写入日志文件。 程序的具体要求如下： 1）以命令行形式运行：ipparse logfile，其中ipparse是程序名, 而logfile 则代表记录结果的日志文件。 2）在标准输出和日志文件中写入捕获的IP包的版本、头长度、服务类型、数据包总长度、数据包标识、分段标志、分段偏移值、生存时间、上层协议类型、头校验和、源IP地址和目的IP地址等内容。 3）当程序接收到键盘输入Ctrl+C时退出。 3、相关知识 互联网络层是TCP/IP协议参考模型中的关键部分.IP协议把传输层送来的消息组装成IP数据包,并把IP数据包传送给数据链层.IP协议在TCP/IP协议族

中处于核心地位,IP协议制定了统一的IP数据包格式,以消除个通信子网中的差异,从而为信息发送方和接收方提供了透明的传输通道.编制本程序前,首先要对IP包的格式有一定了解,图1给出了IP协议的数据包格式. - IP数据包的第一个字段是版本字段,其度是4位,表示所使用的IP协议的版本.目前的版本是IPV4,版本字段的值是4,下一代版本是IPV6,版本字段值是6.本程序主要针对版本是IPV4的数据包的解析. 报头标长字段为4位,它定义了以4B为一个单位的IP包的报文长度.报头中除了选项字段和填充域字段外,其他各字段是定长的.因此,IP数据包的头长度在20—40B之间,是可变的. 0 4 8 16 19 24 31 图1 IP数据包的格式 服务类型字段共8位,用于指示路由器如何处理该数据包.该字段长度由4位服务

实验 IP数据报的格式

实验IP数据报的格式 【实验目的】 1、通过分析IP数据报的格式了解IP数据报各个字段的大小、取值范围； 2、掌握它们在IP协议中所起的作用。 【实验内容】 1、分析IP数据报的结构，熟悉各个字段的内容、功能、格式和取值范围； 2、编辑IP数据报首部各字段的内容； 3、单个或批量发送已经编辑好的IP数据报。 【实验原理】 IP数据报由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的。20字节之后是一些可选字段，其长度是可变的。IP数据报的格式如下图所示： 版本：占4 bit，指IP协议的版本。通信双方使用的IP版本必须一致。目前广泛使用的版本号为4。 首部长度：占4 bit，可表示的最大数值是15个单位(一个单位为4字节)，因此IP的首部长度的最大值是60字节。

服务类型：占8 bit，用来获得更好的服务。前三个比特表示优先级。第D比特表示要求有更低的时延。T比特表示要求有更高的吞吐量。R比特表示要求有更高的可靠性。C比特表示要求选择代价更小的路由。最后一个比特目前尚未使用。 总长度：占16 bit，指首部和数据之和的长度，单位为字节。 标识：占16 bit，它是一个计数器，用来产生数据报的标识。 标志：占3 bit，目前只有前两个比特有意义。最低位记为MF，MF=1表示后面“还有分片”的数据报。MF=0表示这已是若干数据报片中的最后一个。标志字段中间的一位记为DF，意思是“不能分片”。只有当DF=0时才允许分片。 片偏移：占13 bit，表示较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。片偏移以8个字节为偏移单位。 生存时间：占8 bit，表示数据报在网络中可通过的路由器的最大值。 协议：占8 bit，指出此数据报携带的数据是何种协议。 首部校验和：占16 bit，只校验数据报的首部，不包括数据部分。 源IP地址：占4 bit。 目的IP地址：占4 bit。 可选字段：用来支持排错、测量以及安全等措施。此字段长度可变，从1个字节到40个字节不等，取决于所选择的项目。 【实验步骤】 练习一：分析IP数据报格式 1、运行报文仿真编辑器； 2、选择“文件”菜单中的“打开”菜单项，选择安装目录下Data目录中报文仿真编辑器 存档文件：udp.pef； 3、选中报文列表框中的一条记录，报文仿真编辑器中间部分自动显示此条报文记录的协议 结构树； 4、选中协议结构树中的“IP首部”结点，报文仿真编辑器右侧部分自动显示当前IP数据 报首部各个字段的内容； 5、查看IP数据报首部中的源地址和目的地址的结构和内容； 6、分析IP数据报首部中的类型字段所表示的含义。 练习二：编辑IP数据报格式中的字段内容 1、在报文仿真编辑器的右侧修改IP数据报的各个字段的内容； 2、单击“保存”按钮； 3、查看修改后的字段内容。 练习三：发送和接收IP数据报序列 1、运行报文解析器；