解析ARP數(shù)據(jù)包課程設(shè)計(jì)

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--內(nèi)頁(yè)可以根據(jù)需求調(diào)整合適字體及大小--解析ARP數(shù)據(jù)包課程設(shè)計(jì)(總18頁(yè))南京工程學(xué)院（課程設(shè)計(jì)）院系：通信工程學(xué)院課程名稱(chēng):計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)計(jì)名稱(chēng)：解析ARP數(shù)據(jù)包班級(jí)：算通081班 姓名：周潔學(xué)號(hào):1設(shè)計(jì)時(shí)間：2011年06月13日——2011年06月16日目錄課程設(shè)計(jì)目的………2課程設(shè)計(jì)要求………2相關(guān)知識(shí)………………3ARP數(shù)據(jù)報(bào)的消息格式……3ARP協(xié)議的工作流程………..4課程設(shè)計(jì)分析……….6課程設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)及難點(diǎn)………………..6參考算法………….………………7核心代碼…………..8相關(guān)擴(kuò)展………………15心得體會(huì)………………16參考文獻(xiàn)………………17課程設(shè)計(jì)目的：本課程設(shè)計(jì)的目的是對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的ARP數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，從而熟悉ARP數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)，對(duì)ARP協(xié)議有更好的理解和認(rèn)識(shí)。課程設(shè)計(jì)要求：通過(guò)編制程序，獲取網(wǎng)絡(luò)中的ARP數(shù)據(jù)包，解析數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，將結(jié)果顯示在標(biāo)準(zhǔn)輸出上，并同時(shí)寫(xiě)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(yùn)行，如下所示：11ARP其中，11ARP為程序名；11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(shí)間各部分的說(shuō)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請(qǐng)求，則為1，若為ARP應(yīng)答，則為2；時(shí)間：該ARP包產(chǎn)生的時(shí)間。3，當(dāng)程序接收到鍵盤(pán)輸入Ctrl+C時(shí)字段相關(guān)知識(shí)ARP數(shù)據(jù)報(bào)的消息格式網(wǎng)絡(luò)上的每臺(tái)主機(jī)或設(shè)備都有一個(gè)或多個(gè)IP地址。IP地址是網(wǎng)絡(luò)層的地址，在網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)被組裝成IP包。但是發(fā)送IP包需要物理設(shè)備的支持（通常是Ethernet設(shè)備，在本課程設(shè)計(jì)中我們指定為Ethernet設(shè)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(jī)制。ARP協(xié)議就是用來(lái)完成這個(gè)任務(wù)的。ARP協(xié)議能夠在同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中，在給定目的主機(jī)或設(shè)備的IP地址的條件下，得到目的主機(jī)或設(shè)備的物理地址。ARP協(xié)議的數(shù)據(jù)包格式如圖所示：08162431（位）硬件類(lèi)型協(xié)議類(lèi)型物理地址長(zhǎng)度協(xié)議地址長(zhǎng)度操作源物理地址（八位組0~3）源物理地址（八位組4~5）源IP地址（八位組0~1）源IP地址（八位組2~3）目的物理地址（八位組0~1）目的物理地址（八位組2~5）目的IP地址（八位組0~3）ARP數(shù)據(jù)包的消息格式下面對(duì)數(shù)據(jù)包的各個(gè)部分進(jìn)行說(shuō)明硬件類(lèi)型：指定硬件接口類(lèi)型。例如，值為1表示Ethernet協(xié)議類(lèi)型：指定發(fā)送方支持的上層協(xié)議的類(lèi)型物理地址長(zhǎng)度：指定物理（硬件）地址的長(zhǎng)度協(xié)議地址長(zhǎng)度：網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的地址長(zhǎng)度。若為IP協(xié)議，其值為4操作：指定ARP的操作類(lèi)型，例如，1表示ARP請(qǐng)求，2表示ARP應(yīng)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所示ARP消息ARP消息幀頭部幀數(shù)據(jù)幀頭部幀數(shù)據(jù)將ARP數(shù)據(jù)包封裝成一個(gè)幀b）ARP協(xié)議的工作流程。在發(fā)送一個(gè)ARP分組之前，源主機(jī)首先根據(jù)目的IP地址，在本地ARP高速緩存表中查找與之對(duì)應(yīng)的目的物理地址。如果找到對(duì)應(yīng)的物理地址，就不用進(jìn)行地址解析，否則需要進(jìn)行地址解析。實(shí)現(xiàn)地址解析的第一步是產(chǎn)生ARP請(qǐng)求分組。在相應(yīng)的字段寫(xiě)入本地主機(jī)的源物理地址、源IP地址，在目的物理地址字段寫(xiě)入0，并在操作字段寫(xiě)入1。將ARP分組發(fā)送到本地的數(shù)據(jù)鏈路層，并封裝成幀。以源物理地址作為源地址，以物理廣播地址（FF-FF-FF-FF-FF-FF）作為目的地址，通過(guò)物理層發(fā)送出去。由于采用了廣播地址，因此網(wǎng)段內(nèi)所有的主機(jī)或設(shè)備都能接受到該幀。除了目的主機(jī)外，所有接受到該分組的主機(jī)和設(shè)備都會(huì)丟棄該分組，因?yàn)槟康闹鳈C(jī)能夠識(shí)別ARP消息中的目的IP地址。目的主機(jī)發(fā)送ARP應(yīng)答分組。在ARP應(yīng)答分組中，以請(qǐng)求分組中源物理地址、源IP地址作為其目的物理地址、目的IP地址，并將目的主機(jī)自身的物理地址、IP地址填入應(yīng)答分組的源物理地址、源IP地址字段，并在操作字段中寫(xiě)入2。該分組通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路層以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式發(fā)送出去（因?yàn)楝F(xiàn)在目的方已經(jīng)知道雙方的物理地址）。源結(jié)點(diǎn)接收到ARP應(yīng)答分組，知道對(duì)應(yīng)于目的IP地址的目的物理地址，將它作為一條新記錄加入到ARP高速緩存表。源結(jié)點(diǎn)將有完整源IP地址、源物理地址、目的IP地址、目的物理地址的信息和數(shù)據(jù)作為一個(gè)發(fā)送分組，傳送給它的數(shù)據(jù)鏈路層并封裝成楨，然后以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式發(fā)送到目的主機(jī)。四、課程設(shè)計(jì)分析課程設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)及難點(diǎn)程序中會(huì)用到Winpcap，Winpcap是Win32環(huán)境下數(shù)據(jù)包捕獲的開(kāi)放代碼函數(shù)庫(kù)?；赪inpcap的應(yīng)用程序一般按照下面幾個(gè)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)：輸出網(wǎng)卡設(shè)備列表。選擇網(wǎng)卡并打開(kāi)。捕獲數(shù)據(jù)包時(shí)，可能需要設(shè)置過(guò)濾器。捕獲數(shù)據(jù)包或者發(fā)送數(shù)據(jù)包。在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意網(wǎng)絡(luò)—主機(jī)字節(jié)順序的轉(zhuǎn)化。由于不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所采用的數(shù)據(jù)表示方式不同，對(duì)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(quán)值位，而有的卻以低地址字節(jié)存放數(shù)據(jù)低權(quán)位值，在網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸中，我們應(yīng)該統(tǒng)一表示，所以我們?cè)诓东@數(shù)據(jù)包后，應(yīng)將數(shù)據(jù)包頭部的表示長(zhǎng)度或類(lèi)型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成本地機(jī)的表達(dá)形式?？梢岳煤瘮?shù)ntohs()將網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序轉(zhuǎn)換為主機(jī)字節(jié)序。選擇網(wǎng)卡并打開(kāi)時(shí)，注意選擇可用的網(wǎng)卡。參考算法取得當(dāng)前網(wǎng)卡設(shè)備列表。選擇Ethernet網(wǎng)卡并打開(kāi)，注意判斷所選網(wǎng)卡是否為實(shí)際存在的可用網(wǎng)卡。設(shè)置過(guò)濾器，此處的過(guò)濾器正則表達(dá)式為“arp”或者“etherproto\\arp”。捕獲數(shù)據(jù)包并進(jìn)行處理（包括輸出各IP地址，物理地址，操作類(lèi)型以及時(shí)間）。由于要記錄日志文件，為了便于輸出流參數(shù)，建議采用pcap_next_ex()函數(shù)。流程圖如圖所示：開(kāi)始開(kāi)始獲取網(wǎng)卡列表獲取網(wǎng)卡列表選取Ethernet網(wǎng)卡選取Ethernet網(wǎng)卡打開(kāi)網(wǎng)卡（混雜模式）打開(kāi)網(wǎng)卡（混雜模式）編譯設(shè)置過(guò)濾器編譯設(shè)置過(guò)濾器捕獲ARP包并將其相應(yīng)內(nèi)容輸出捕獲ARP包并將其相應(yīng)內(nèi)容輸出核心代碼ARP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)structarppkt{ unsignedshorthdtyp;; pcap_freealldevs(alldevs);n";pcap_freealldevs(alldevs);return;}n";pcap_freealldevs(alldevs);return;}循環(huán)捕獲ARP包，并進(jìn)行解析while((result=pcap_next_ex(adhandle,&header,&pkt_data))>=0){輸出ARP數(shù)據(jù)包的各個(gè)域的內(nèi)容到文件和屏幕上}源程序#include<>#pragmacomment(lib,"")0001 unsignedshortprotyp; unsignedcharhdsize; unsignedcharprosize; unsignedshortop; u_charsmac[6]; u_charsip[4]; u_chardmac[6]; u_chardip[4];};voidpacket_handler(constpcap_pkthdr*header,constu_char*pkt_data,ostream&out);voidmain(intargc,char*argv[]){ if(argc!=2) { cout<<"Usage:arpparselogfilename"<<endl; cout<<"pressanykeytocontinue."<<endl; _getch(); return; } pcap_if_t*alldevs; pcap_if_t*d; pcap_t*adhandle; charerrbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE]; u_intnetmask; charpacket_filter[]="etherproto\\arp"; structbpf_programfcode; structpcap_pkthdr*header; constu_char*pkt_data; if(pcap_findalldevs(&alldevs,errbuf)==-1) { cout<<"Errorinpcap_findalldevs:"<<errbuf; return; } for(d=alldevs;d;d=d->next) { if((adhandle=pcap_open_live(d->name,1000,1,300,errbuf))==NULL) { cout<<"\nUnabletoopentheadapter."; 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