基于ARP协议获取局域网活动主机的物理地址(MAC地址)

实验2 基于ARP协议获取局域网活动主机的物理地址（MAC地址）实验目的1、掌握ARP协议分组结构与协议运作过程；2、了解ARP协议获取活动主机MAC地址的方法与软件实现；实验原理实验环境（设备）windows XPVisual Studio 2008实验内容【实验方案设计】（1）掌握ARP协议分组结构与协议运作过程；（2）了解ARP协议获取活动主机MAC地址的方法与软件实现；（3）在windows平台上构造自定义数据帧，并通过指定网络适配器（网卡）发送的基本方法。

【实验过程】（实验步骤、记录、数据、分析）（1）掌握ARP协议分组结构与协议运作过程；什么是ARP? ARP (Address Resolution Protocol) 是个地址解析协议。

最直白的说法是：在IP以太网中，当一个上层协议要发包时，有了该节点的IP 地址，ARP就能提供该节点的MAC地址。

在实际的应用中，我们经常会遇到这样的问题：已经知道一个机器的IP地址，需要找出其相应的物理地址，ARP地址解析协议就是用来解决这个问题的。

ARP协议的工作原理：1）在局域网中，网络中实际传输的是“帧”，帧里面是有目标主机的MAC地址的。

2）在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。

所谓“地址解析”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。

3） ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标主机的MAC 地址，以保证通信的顺利进行。

（2）了解ARP协议获取活动主机MAC地址的方法与软件实现1、ARP协议获取活动主机的MAC地址：每个主机都设有一个ARP高速缓存，里面有本局域网上各主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射表。

当某主机要向该局域网的另一个主机发送信息时，先在其ARP高速缓存中查看有无该地址，如果有就查出其对应的硬件地址，写入MAC帧，然后把该帧发往目的地址。

如果ARP高速缓存中没有该地址，则源主机自动运行ARP，其运作过程如下：（1） ARP进程在本局域网上广播发送ARP请求，把自己的ARP地址到硬件地址的映射写入ARP请求中。

（2）在本局域网上的所有主机上运行的ARP进程均收到此ARP请求分组。

（3）目的主机在ARP请求中见到自己的IP地址，并向源主机发送ARP 响应，并写下自己的硬件地址。

其余的主机都不理睬（4）源主机收到目的主机的响应后，就在ARP告诉缓存中写入目的主机的IP地址到硬件地址的映射2、特殊情况：ARP是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。

如果所要找的目标主机和源主机不在同一个局域网上。

则（1）此时主机A就无法解析出主机B的硬件地址（2）此时主机A需要的是将路由器R1的IP地址解析出来，然后将该IP 数据报发送给路由器R1.（3） R1从路由表中找出下一跳路由器R2，同时使用ARP解析出R2的硬件地址。

于是IP数据报按照路由器R2的硬件地址转发到路由器R2。

（4）路由器R2在转发这个IP数据报时用类似方法解析出目的主机B的硬件地址，使IP数据报最终交付给主机B.核心代码：int GetSelfMac() //获得自己主机的MAC地址{unsigned char sendbuf[42]; //ARP包结构大小int i = -1;int res;ethernet_head eh;arp_head ah;struct pcap_pkthdr * pkt_header;const u_char * pkt_data;memset(eh.dest_mac_add,0xff,6);memset(eh.source_mac_add,0x0f,6);memset(ah.source_mac_add,0x0f,6);memset(ah.dest_mac_add,0x00,6);eh.type = htons(ETH_ARP);ah.hardware_type = htons(ARP_HARDWARE);ah.protocol_type = htons(ETH_IP);ah.hardware_add_len = 6;ah.protocol_add_len = 4;ah.source_ip_add = inet_addr("219.219.71.230");//请求方的ipah.operation_field = htons(ARP_REQUEST);// unsigned long ip;// ip = ntohl(inet_addr("192.168.1.101"));// ah.dest_ip_add =htonl(ip + loop);ah.dest_ip_add = localIP;//inet_addr("192.168.1.102");memset(sendbuf,0,sizeof(sendbuf));memcpy(sendbuf,&eh,sizeof(eh));memcpy(sendbuf+sizeof(eh),&ah,sizeof(ah));if(pcap_sendpacket(adhandle,sendbuf,42)==0){// printf("\nPacketSend succeed\n");}else{printf("PacketSendPacket in getmine Error: %d\n",GetLastError());return 0;}while((res = pcap_next_ex(adhandle,&pkt_header,&pkt_data)) >= 0){if(*(unsigned short *)(pkt_data+12) == htons(ETH_ARP)&& *(unsigned short*)(pkt_data+20) == htons(ARP_REPLY)&&*(unsigned long*)(pkt_data+38) == inet_addr("219.219.71.230")) {for(i=0; i<6; i++){selfMac[i] = *(unsigned char*)(pkt_data+22+i);printf("%02x",selfMac[i]);}break;}}if(i==6) return 1;else return 0;}//向局域网内的所有可能的IP地址发送ARP请求包void sendArpPacket(){unsigned char sendbuf[42];//arp包结构大小unsigned long ip;ethernet_head eh;arp_head ah;memset(eh.dest_mac_add,0xff,6);memcpy(eh.source_mac_add,selfMac,6);memcpy(ah.source_mac_add,selfMac,6);memset(ah.dest_mac_add,0x00,6);eh.type = htons(ETH_ARP);ah.hardware_type = htons(ARP_HARDWARE);ah.protocol_type = htons(ETH_IP);ah.hardware_add_len = 6;ah.protocol_add_len = 4;ah.operation_field = htons(ARP_REQUEST);ah.source_ip_add = inet_addr("192.168.1.101");for (unsigned long i=0; i<HostNum; i++){ip = iptosendh;ah.dest_ip_add =htonl(ip + i);memset(sendbuf,0,sizeof(sendbuf));memcpy(sendbuf,&eh,sizeof(eh));memcpy(sendbuf+sizeof(eh),&ah,sizeof(ah));if(pcap_sendpacket(adhandle,sendbuf,42)==0){// printf("\nRequest Packet succeed\n");}else{printf("Request Packet in getmine Error: %d\n",GetLastError());}Sleep(50);}Sleep(1000);flag = TRUE;}//接收ARP响应线程，分析数据包后即可获得活动的主机IP地址等void GetlivePc(){//pcap_t *p=(pcap_t *)lpParameter;int res;// arp_head ah;struct pcap_pkthdr *pkt_header;const u_char * pkt_data;unsigned char tempMac[6];while (true){if(flag){printf("扫描完毕，监听线程退出!\n");//ExitThread(0);break;}if ((res = pcap_next_ex(adhandle,&pkt_header,&pkt_data)) >= 0) {// printf("%x",ntohs(*(unsigned short *)(pkt_data+12)));if(*(unsigned short *)(pkt_data+12) == htons(ETH_ARP)){arp_packet *recv =(arp_packet*)pkt_data;if(*(unsigned short *)(pkt_data+20) == htons(ARP_REPLY)){printf("xx\n");printf("IP地址：%d.%d.%d.%d---------->mac地址：",\ recv->ah.source_ip_add&255,recv->ah.source_ip_add>>8&255,\recv->ah.source_ip_add>>16&255,recv->ah.source_ip_add>>24&255);pcGroup[aliveNum].ip = *(unsigned long *)(pkt_data+28);memcpy(pcGroup[aliveNum].mac,(pkt_data+22),6);aliveNum++;for(int i=0; i<6; i++){tempMac[i] = *(unsigned char*)(pkt_data+22+i);printf("%02x",tempMac[i]);}printf("\n");}}}Sleep(50);}}ARP协议获取活动主机MAC地址流程图（3）在windows平台上构造自定义数据帧，并通过指定网络适配器（网卡）发送的基本方法。