网络协议分析获取并解析ARP

成绩: 网络协议分析

报告题目:

获取并解析网络中的ARP数据包

学院：计算机科学与技术学院

专业：计算机科学与技术

班级：0411203

学号：2012211699

姓名：李传根

一、要求及功能

编程序，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。

运行格式：程序名日志文件

二、原理及方法

2.0什么是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）。

2.1、ARP协议及工作原理

ARP协议是“Address Resolution Protocol”（地址解析协议）的缩写。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。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。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。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。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。

ARP的基本运行过程：

1、主机A希望发送数据分组给主机B，但不知道B的物理地址。

2、A发送广播报文，要求B主机用用他的物理地址来响应。

3、网站上所有的主机都接收到这个分组。

4、B识别自己的IP地址，发送响应报文，告诉A自己的物理地址。

图二物理帧头

图三ARP帧结构

2.3工作原理

源主机在传输数据前，首先要对数据进行封装，在该过程中会把目的主机的IP地址和MAC地址封装进去。在通信的初始阶段，我们能够知道目的主机的IP 地址，而MAC地址是不知道的。这时如果目的主机和源主机在同一网络内，源

主机会以第二层广播的方式发送ARP请求报文。ARP请求报文中含有源主机的

IP地址和MAC地址，以及目的主机的IP地址。当报文通过广播的方式到达目的主机时，目的主机会响应请求报文，并返回ARP响应报文，从而源主机就可以获得目的主机的MAC地址，同样目的主机也可以获得源主机的MAC地址。如果目的主机和源主机地址不在同一个网络中，源主机发送的IP数据包会送到交换机的默认网关，而默认网关的MAC地址同样可以通过ARP协议获取。经过ARP协议解析IP地址之后，主机会在缓存中保存IP地址和MAC地址的映射条目，此后再进行数据交换只要从缓存中读取映射条目即可。

2.4 ARP包的填充

将命令行的参数作适当的转换后填到ARP分组结构的个字段中即可。

要注意的是，填充请求包时，因为包要在Ethernet上广播，所以，物理帧头的“目的MAC”字段要填充为FFFFFFFFFFFF；而ARP帧结构中的目的MAC可填充

任意值，因为它此时不起作用。“填充数据”字段要填充为0。

三、源程序核心函数说明

#include

#include

#include

#include"pcap.h"

#include

#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

#pragma comment(lib,"wpcap.lib")

//定义ARP包数据

struct arppkt

{

unsigned short hdtyp; //硬件类型

unsigned short protyp; //协议类型

unsigned char hdsize; //硬件地址长度

unsigned char prosize; //协议地址长度

unsigned short op; //（操作类型）操作值: ARP/RARP u_char smac[6]; //源MAC地址

u_char sip[4]; //源IP地址

u_char dmac[6]; //目的MAC地址

u_char dip[4]; //目的IP地址

};

void packet_handler(const pcap_pkthdr *header,const u_char *pkt_data,ostream& out)

{

//从ARP包中找到头部位置

arppkt* arph = (arppkt *)(pkt_data +14);

//输出源IP地址

for(int i=0;i<3;i++)

out<sip[i])<<'.';

out.setf(ios::left);

out<sip[3])<<" ";

out.unsetf(ios::left);

//输出源MAC地址

char oldfillchar=out.fill('0');

out.setf(ios::uppercase);

for(i=0;i<5;i++)

out<smac[i])<<'-';

out<smac[5])<<" ";

out.fill(oldfillchar);

out.unsetf(ios::hex|ios::uppercase);

//输出目的IP地址

for(i=0;i<3;i++)

out<dip[3])<<'.';

out.unsetf(ios::left);

out<dip[3])<<' ';

out.unsetf(ios::left);

//输出目的MAC地址

out.fill('0');

out.setf(ios::uppercase);

for(i=0;i<5;i++)

out<dmac[i])<<'-';

out<dmac[5])<<" ";