計算機網(wǎng)絡課設ARP數(shù)據(jù)包的解析講義

1、沈陽理工大學課程設計專用紙NOi課程設計目的i iII2課程設計要求1 :II3 ARP相關知識1 :II4課程設計分析2 :I I5程序代碼2 !|iI6 運行結果與分析 8 I7參考文獻9沈陽理工大學沈陽理工大學課程設計專用紙No9沈陽理工大學硬件類型協(xié)議類型物理地址長度協(xié)議地址長度操作源物理地址（八位組 03）源物理地址（八位組 45）源IP地址（八位組01）08162431（位）1課程設計目的 III在windows環(huán)境下編寫程序，實現(xiàn)ARP數(shù)據(jù)包的解析過程， 打印具體數(shù)據(jù)，并同時寫入日志文件。I | li2課程設計要求III通過編制程序，獲取網(wǎng)絡中的ARP數(shù)據(jù)包，解析數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，將

2、結果顯示在標準輸出上，并同時寫入日志文件。程序的具體要求如下所示：1 .以命令行的形式運行，如下所示：arpparse logfile 其中，arpparse為程序名；lo gfile為日志文件名。2. 程序輸出內(nèi)容如下所示：源IP地址 源MAC地址 目的IP地址 操作 時間各部分的說明如下所示：源IP地址：輸出ARP消息格式中的源IP地址字段源MAC地址：輸出ARP消息格式中的源物理地址字段目的IP地址：輸出ARP消息格式中的目的IP地址字段。目的MAC地址：輸出ARP消息格式中的目的物理地址字段操作：輸出ARP消息格式中的操作字段，若為ARP青求，則為1，若為ARP應答，則為2,時間：該A

3、RP包產(chǎn)生的時間 。3. 當程序接收到鍵盤輸入 Ctrl+C時字段3 ARP相關知識ARP協(xié)議概述網(wǎng)絡上的每臺主機或設備都有一個或多個ip地址。ip地址是網(wǎng)絡層的地址，在網(wǎng)絡層，數(shù)據(jù)被組裝成IP包。但是發(fā)送IP包需要物理設備的支持（通常是 Ethernet設備，在本課程設計中我們指定為 Ethernet設備），即發(fā)送端必須知道目的物理地址才能將IP包發(fā)送出去，所以需要一種將IP地址映射為物理地址的機制。ARP協(xié)議就是用來完成這個任務的。ARP協(xié)議能夠在同一個物理網(wǎng)絡中，在給定目的主機或設備的IP地址的條件下，得到目的主機或設備的物理地址。網(wǎng)絡上的每臺主機或設備都有一個或多個IP地址。IP地址是

4、網(wǎng)絡層的地址，在網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)被組裝成IP包。但是發(fā)送IP包需要物理設備的支持（通常是 Ethernet設備，在本課程設計中我們指定為Ethernet設備），即發(fā)送端必須知道目的物理地址才能將IP包發(fā)送出去，所以需要一種將IP地址映射為物理地址的機制。ARP協(xié)議就是用來完成這個任務的。ARP協(xié)議能夠在同一個物理網(wǎng)絡中，在給定目的主機或設備的IP地址的條件下，得到目的主機或設備的物理地址。ARP協(xié)議的數(shù)據(jù)包格式如圖1所示。源IP地址（八位組23）目的物理地址（八位組 01）目的物理地址（八位組 25）目的IP地址（八位組 03）圖1 ARP數(shù)據(jù)包的消息格式4課程設計分析1.設計分析:硬件類型：指定硬

5、件接口類型。例如，值為1表示Ethernet協(xié)議類型：指定發(fā)送方支持的上層協(xié)議的類型物理地址長度：指定物理（硬件）地址的長度協(xié)議地址長度：網(wǎng)絡層協(xié)議的地址長度。若為IP協(xié)議，其值為4操作：指定ARP的操作類型，例如，1表示ARP請求，2表示ARP應答 源物理地址：指定發(fā)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分組必須在數(shù)據(jù)鏈路層中被封裝成偵，才能發(fā)送出去。封裝形式如圖2所示:ARP消息T1幀頭部幀數(shù)據(jù)圖2將ARP數(shù)據(jù)包封裝成幀2協(xié)、議程序的選擇及分析（1）程序中會用到 Winpcap，Winpcap是Win32環(huán)境下數(shù)據(jù)包捕獲的開放代碼函數(shù)庫?；?W

6、inpcap的應用程序一般按照下面幾個步驟進行設計：輸出網(wǎng)卡設備列表，選擇網(wǎng)卡并打開，捕獲數(shù)據(jù)包時，可能需要設置過濾器，捕獲數(shù)據(jù)包或者發(fā)送數(shù)據(jù)包。（2）在程序設計過程中需要注意網(wǎng)絡一主機字節(jié)順序的轉化。由于不同的計算機系統(tǒng)所采用的數(shù)據(jù)表示方式不同，對于2B或4B的數(shù)據(jù)，有的采用低字節(jié)地址存放數(shù)據(jù)的高權值位，而有的去卩以低地址字節(jié)存放數(shù)據(jù)低權位值，在網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸中，我們應該統(tǒng)一表示，所以我們在捕獲數(shù) 據(jù)包后，應將數(shù)據(jù)包頭部的表示長度或類型的數(shù)據(jù)轉換成本地機的表達形式。可以利用函數(shù)n tohs（）將網(wǎng)絡字節(jié)序轉換為主機字節(jié)序。（3）選擇網(wǎng)卡并打開時，注意選擇可用的網(wǎng)卡。具體流程圖如下：打開網(wǎng)卡(

7、混雜模式)編譯設置過濾器捕獲ARP包并將其相應內(nèi)容輸出結束圖3流程圖5程序代碼#i nclude#pragma comment(lib,Ws2_32.lib)/ 用到 ntobs()/等同于點擊project-setting-link打開object/library module 編輯框后加入文件#pragma comme nt(lib,wpcap.lib)#include pcap.h此頭文件沒有包含在VC中,需要另外加入#in clude#i nclude格式化輸出需要用到#in clude/ 用至 U _getch()注意到接收的數(shù)據(jù)包頭中代表類型，數(shù)據(jù)長度的字段采用的是big-e nd

8、ian所以對于2B/4B的數(shù)據(jù)要用ntohs()轉換為本機形式/ARP包結構struct arppktunsigned short hdtyp; 硬件類型.值 0001un sig ned short protyp;un sig ned char hdsize;un sig ned char prosize;un sig ned short op;u_char smac6;u_char sip4;u_char dmac6;u_char dip4;void packet_ha ndler(c onst pcap_pkthdr *header,c onst u_char *pkt_data,ost

9、ream& out);void main (i nt argc,char *argv)if(argc!=2)coutUsage:arpparse logfile namee ndl;coutpress any key to con ti nu e.e ndl;_getch();return;pcap_if_t *alldevs;pcap_if_t *d;pcap_t *adha ndle; char errbufPCAP_ERRBUF_SIZE;u_int n etmask;char packet_filter=ether proto Warp;struct bpf_program fcode

10、;struct pcap_pkthdr *header;const u_char *pkt_data;if(pcap_fi ndalldevs (&alldevs,errbuf)=-1)coutError in pcap_fi ndalldevs:n ext)if(adha ndle=pcap_open_live(d- name,1000,1,300,errbuf)=NULL)coutaddressess!=NULL) break;if(d=NULL)coutnetmask)-sin_addr.s_un.s_addr; 編譯過濾器，只捕獲 ARP 包 if(pcap_compile(adha

11、ndle, &fcode,packet_filter,1, netmask)0)coutnUn able to compile the packet filter.Check the syn tax.n;pcap_freealldevs(alldevs);return;/設置過濾器if(pcap_setfilter(asha ndle，& fcode)0)coutnError setting the filter.n;pcap_freealldevs(alldevs);return;coutttlistening on description.endlendl;顯示提示信息及每項含義ofstr

12、eam fout(argv1,ios:app); / 日志記錄文件/為了查看日志時的方便，其中加入了日期記錄time_t t;time(&t);fout.seekp(0,ios:e nd);if(fout.tellp()!=0)foute ndl;foutttARP request(1)/reply(2) onctime(&t);coutSour Ip Addr Sour MAC AddressDes Ip Addr Des MAC AddressOPTimee ndl;foutSour Ip Addr Sour MAC AddressDes Ip Addr Des MAC Address0P

13、Time=0)if(result=0)con ti nue;packer_ha ndler(header,pkt_data,cout);packet_ha ndler(header,pkt_data,fout);void packet_ha ndler(c onst pcap_pkthdr *header,c onst u_char *pkt_data,ostream& out) arpkt* arph = (arppkt *)(pkt_data +14);for(int i=0;i3;i+)outsipi).;out.setf(ios:left);outsetw (3)sip3);out.u

14、 nsetf(ios:uppercase);for(i=0;i5;i+)outhexsetw(2)smaci)_;outhexsetw(2) smac5);out.fill(oldfillchar);out. un setf(ios:hex|ios:uppercase);for(i=0;i3;i+)outdip3).;out.unsetf(ios:left); 輸出目的 MAC 地址out.fill(O);out.setf(ios:uppercase);for(i=0;i5;i+)outhexsetw(2)dmaci)_：out.fill(oldfillchar);out. un setf(i

15、os:hex|ios:uppercase);out op)ts.tv_sec);sout.fill(O);outtm_hour:setw(2)tm_ min :setw(2)tm_sec;out.fill(oldfillchar);outParsflrp log,txtListening:10/100/1906 Ethernet ttEC F,Sour IP Ad drSour* MAC AddrDg IP Addr*D#e HAC AddrvsOPTiiv192 1C8.V8498-22-1-1 3*4C*41192.168,1.25400 - O0-OCOCI-D0-0O112：24：241 23D4e-is-gr-3r-30-351S2 168.1.230G G-0 0-9-6D-QO-0G112:24:331921 23340-IG-9r-3F-3B-351S2 168.1.238BQ-9 &-0-0 -60-00-30112：25；3192 9,1.23040-I6-9F-3F-30-35192,1S8.t 23Bere-ee-e-eo-OQ-oe112:26:35h2TG 1 .65Ge-1G-9F-3F-30-35192.153. 254G 0 0 G - 0-0 BO - 0O-00112:27:23L