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
tcp ip协议下载安装专业: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。
2.2、ARP 的分组格式
物理帧头（14B)
ARP帧结构（28B)
填充数据（18B）
CRC（4B)
图一  ARP分组格式
目的MAC（6B）
源MAC（6B）
类型（2B）
图二  物理帧头
0                8                  16                  24                32
硬件类型（Ethernet:0x1)
上层协议类型（IP：0x0800）
硬件地址长度(0x6)
IP地址长度（0x4）
操作（请求：0x1；应答:0x2）
源MAC地址
源MAC地址
源IP地址
源IP地址
目的MAC地址
目的MAC地址
目的IP地址
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<conio。h>
＃include〈fstream。h〉
＃include<iomanip.h〉
＃include”pcap。h"
#include〈winsock2.h>
＃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)

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