计算机网络解析ARP数据包

计算机网络解析A R P

数据包

-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

成绩评定表

课程设计任务书

3 相关知识 ................................ 错误!未定义书签。

4 课程设计分析......................... 错误!未定义书签。

5 程序代码 ................................ 错误!未定义书签。

6 运行结果与分析 ..................... 错误!未定义书签。

7 个人心得 (1)

8 参考文献 ................................ 错误!未定义书签。

摘要

本文首先介绍了解析ARP数据包课程设计的目的与意义，本次课程设计的要求，接着说明了，什么是ARPARP数据报消息格式以及ARP协议的工作流程加强我们对ARP协议的认识，然后分析了本次课程设计的难点、重点、参考算法、核心代码，以及对运行结果的分析，还有一些相关知识的拓展。最后对本次课设进行了个人心得的总结。

1课程设计目的

课程设计的目的是对网络上的ARP数据包进行解析，从而熟悉ARP数据包的结构，对ARP协议有更好的理解和认识。

2 课程设计要求

通过编写程序，获取网络中的ARP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所示：

(1)以命令行的形式运行，如下所示：

ParseArp log_file其中，arpparse为程序名；log_file为日志文件名。

(2)程序输出内容如下所示：

源IP地址源MAC地址目的IP地址目的MAC地址操作时间各部分的说明如下所示：

源IP地址：输出ARP消息格式中的源IP地址字段

源MAC地址：输出ARP消息格式中的源物理地址字段

目的IP地址：输出ARP消息格式中的目的IP地址字段。

目的MAC地址：输出ARP消息格式中的目的物理地址字段操作：输出ARP消息格式中的操作字段，若为ARP请求，

则为1，若为ARP应答，则为2。

时间：该ARP包产生的时间。

（3）当程序接收到键盘输入Ctrl+C时字段退出。

3相关知识

(1)什么是ARP

地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP）是在仅知道主机的IP地址时确定其物理地址的一种协议。因IPv4和以太网的广泛应用，其主要用作将IP地址翻译为以太网的MAC地址，但其也能在ATM和FDDIIP网络中使用。从IP地址到物理地址的映射有两种方式：表格方式和非表格方式。ARP具体说来就是将网络层（IP层，也就是相当于OSI的第三层）地址解析为数据连接层（MAC层，也就是相当于OSI的第二层）的MAC地址。

在以太网协议中规定，同一局域网中的一台主机要和另一台主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。而在TCP/IP协议栈中，网络层和传输层只关心目标主机的IP地址。这就导致在以太网中使用IP协议时，数据链路层的以太网协议接到上层IP协议提供的数据中，只包含目的主机的IP地址。于是需要一种方法，根据目的主机的IP地址，获得其MAC地址。这就是ARP协议要做的事情。所谓地址解析（address resolution）就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。

另外，当发送主机和目的主机不在同一个局域网中时，即便知道目的主机的MAC地址，两者也不能直接通信，必须经过路由转发才可以。所以此时，发送主机通过ARP协议获得的将不是目的主机的真实MAC地址，而是一台可以通往局域网外的路由器的某个端口的MAC地址。于是此后发送主机发往目的主机的所有帧，都将发往该路由器，通过它向外发送。这种情况称为ARP代理（ARP Proxy）。

(2)ARP数据报的消息格式

网络上的每台主机或设备都有一个或多个IP地址。IP地址是网络层的地址，在网络层，数据被组装成IP包。但是发送IP包需要物理设备的支持（通常是Ethernet设备，在本课程设计中我们指定为Ethernet设备），即发送端必须知道目的物理地址才能将IP包发送出去，所以需要一种将IP地址映射为物理地址的机制。ARP协议就是用来完成这个任务的。ARP协议能够在同一个物理网络中，在给定目的主机或设备的IP地址的条件下，得到目的主机或设备的物理地址。ARP协议的数据包格式如图所示：

0 8 16 24 31（位）

硬件类型协议类型

物理地址长度协议地址长度操作

源物理地址（八位组0~3）

源物理地址（八位组4~5）源IP地址（八位组0~1）

源IP地址（八位组2~3）目的物理地址（八位组

0~1）

目的物理地址（八位组2~5）

目的IP地址（八位组0~3）

ARP数据包的消息格式

下面对数据包的各个部分进行说明

硬件类型：指定硬件接口类型。例如，值为1表示Ethernet

协议类型：指定发送方支持的上层协议的类型

物理地址长度：指定物理（硬件）地址的长度

协议地址长度：网络层协议的地址长度。若为IP协议，其值为4

操作：指定ARP的操作类型，例如，1表示ARP请求，2表示ARP应

答

源物理地址：指定发送方的IP地址

目的物理地址：指定目的物理地址。

目的IP地址：指定目的IP地址

ARP分组必须在数据链路层中被封装成侦，才能发送出去封装形式如图所示

ARP消息

帧头部帧数据

(3)ARP协议的工作流程。

1)在发送一个ARP分组之前，源主机首先根据目的IP地址，在本地ARP高

速缓存表中查找与之对应的目的物理地址。如果找到对应的物理地址，就不用进行地址解析，否则需要进行地址解析。

2)实现地址解析的第一步是产生ARP请求分组。在相应的字段写入本地主

机的源物理地址、源IP地址，在目的物理地址字段写入0，并在操作字段写入1。

3)将ARP分组发送到本地的数据链路层，并封装成帧。以源物理地址作为

源地址，以物理广播地址（FF-FF-FF-FF-FF-FF）作为目的地址，通过物理层发送出去。