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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 |
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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 ProtocolPKPM下节点
，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） | 取消职业资格许可ARP帧结构（28B） | 填充数据（18B) | CRC（4B） |
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图一 ARP分组格式
目的MAC（6B) | 华都饭店源MAC（6B） | 类型(2B) |
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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） | 国外雾霾 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 |
叶坚颖源IP地址 | 目的MAC地址 |
| 红脊长蝽 目的MAC地址 |
目的IP地址 |
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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。
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