发送Ethernet+ARP数据包

1、 计算机网络课程设计实验报告题 目 发送Ethernet ARP包 学 院 数理与信息工程学院 专 业 计算机科学与技术 班 级 计科101 学 号 201059225101 学生姓名 王立娟 同组成员 潘明越、曾兵、田胜杰、宋炼杰、陈坦、韦国挺 指导教师 郭步 编写日期 2012-6-30 目录一、程设计的目的和意义2二、设计的内容和要求2三、设计的相关技术33.1 ARP协议及工作原理33.2 ARP的分组格式33.3工作原理43.4 ARP包的填充6四、程设计过程64.1流程图74.2源程序84.3运行结果18五、课程设计小结19六、参考文献19一、程设计的目的和意义IP地址将不同的物理

2、地址统一起来，从而将物理地址隐藏起来，上层软件使用IP地址标识结点。但是。两台计算机只有在知道彼此的物理地址时才能进行通信。IP数据包常通过Ethernet发送。Ethernet设备并不识别32位IP地址，它们是以48位MAC地址传输Ethernet数据包的。因此，IP驱动器必须把IP目的地址转换成Ethernet网络目的地址。这两种地址之间存在着某种静态的或动态的映射，通常需要查看一张表来进行这种映射。这种地址协议（ARP）就是用来确定这些映象的协议。ARP工作时，送出一个所希望的IP地址的Ethernet广播数据包。目的地主机以一个含有IP和Ethernet地址对的数据包作为应答。发送者将

3、这个地址对高速缓存起来，以节约不必要的ARP通信。本课程设计的目的是进一步熟悉ARP协议的帧结构以及它的运行过程。二、设计的内容和要求2.1 基本要求 本次课程设计的基本要求是在熟悉ARP协议并了解Winpcap编程，或者下载JAVA类：jpcap包构造ARP包，选择并打开网卡，将ARP包发送。1)命令行格式：arpsend src_ip src_mac dst_ip dst_mac flag其中arpsend作为程序名。各参数意义：src_ip: 源IP地址。src_mac: 源MAC地址。dst_ip: 目的IP地址。dst_mac: 目的MAC地址。Flag：0表示ARP请求;1表示AR

4、P应答。例如:arpsend FA:01:02:03:04:05 0D:E1:02:03:B4:06 12)输出：Send OK。3)程序的正确性的检验。可以安装一个截包软件，如Iris,运行该软件以查看能否收到程序发出的ARP包，并检查包中个字段填充的内容（如各地址，协议类型）是否正确。Error! No bookmark name given.2. 2系统开发语言及环境的选择操作系统：Windows XP Professional运行环境：Microsoft Visual C+ 6.0开发语言：C语言，C+等三、设计的相关技术3.1 ARP协

5、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的基本运行过程是：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

6、文，要求B主机用它的物理地址来响应。3) 网站上所有主机都接收到这个分组。4) B识别出自己的IP地址，发送应答报文，告诉A自己的物理地址。32 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2 物理帧头 0 8 16 24 31（位） 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

7、的IP地址图3 ARP帧结构3.3工作原理： 源主机在传输数据前，首先要对初始数据进行封装，在该过程中会把目的主机的IP地址和MAC地址封装进去。在通信的最初阶段，我们能够知道目的主机的IP地址，而MAC地址却是未知的。这时如果目的主机和源主机在同一个网段内，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。当该报文通过广播方式到达目的 主机时，目的主机会响应该请求，并返回ARP响应报文，从而源主机可以获取目的主机的MAC地址，同样目的主机也能够获得源主机的MAC地址。如果目的主机和源主机地址不在同一个网段内，源主机发出的I

8、P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时只要从缓存中读取映射条目即可。ARP协议工作原理详见图4.图4 网段内ARP工作原理关于ARP的功能，仅限于在没有安全防护的网络里。1) 如果有多个用户都在同一个网关上网，那么若要禁止机器A上网，应该怎么做呢？就是让A得不到正确的网关的ARP映射。可以采取如下措施：伪装成网关，给机器A发送ARP包，该ARP的发送方为网关的IP，而MAC部分随便填一个地址；接收方正确填写A的相关信息。2）基于ARP欺骗的监听。如果

9、某台计算机C和计算机A、B位于同一个局域网内，那么如何监听A和B间的通信呢？很简单，对A说“我是B”，在对B说“我是A”。具体的操作如下：给A发送一个伪造的ARP回应包，告诉A，B的IP对应的MAC为C的MAC地址，于是A就会相应地刷新自己的ARP缓存，将发给B的数据都发送到主机C上来。当然，因为ARP缓存是动态的，有超时时间，所以必须每隔一段时间就给A发送一个ARP回应包。为了不让B发现，我们还要对每次接受到的数据包进行转发。这样就监听了A发送给B的信息。如果想监听B发送给A的信息，方法类似。34 ARP包的填充 将命令行的参数作适当的转换后填到ARP分组结构的各字段中即可。 要注意的是，填

10、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可填充为任意值，因为它此时不起作用。“填充数据”字段要填充为0。四、程设计过程4.1 流程图Y获取网卡列表？选择网卡打开？命令行参数 = 6？Flag=0？发送包成功？ 开始YNYNYNNNY结束关闭网卡 释放包结构分配及初始化发送包结构进入发送ARP包函数填充DLC的其他字段及ARP头的各字段ARP请求，填充DLC头中目的MAC及FlagARP请求，填充DLC头中目的MAC（广播，全F）及Flag定义ARP包结构并初始化 图5 程序流程图4.2源程序#

11、include #include #include #include #include #include #include #pragma comment(lib,ws2_32.lib)/ DLC头typedef struct DLCHeader unsigned char DesMAC6; unsigned char SrcMAC6; unsigned short Ethertype; DLCHEADER;/ ARP桢typedef struct ARPFrame unsigned short HW_Type; unsigned short Prot_Type; unsigned char

12、HW_Addr_Len; unsigned char Prot_Addr_Len; unsigned short Flag; unsigned char Send_HW_Addr6; unsigned char Send_Prot_Addr4; unsigned char Targ_HW_Addr6; unsigned char Targ_Prot_Addr4; unsigned char padding18; ARPFRAME;/ ARP包=DLC头+ARP桢typedef struct ARPPacket DLCHeader dlcHeader; ARPFrame arpFrame;*PA

13、RPPACKET;ARPPacket ARPPACKET;/源文件.cpp#include #include /#include h.hint transIP(char *,unsigned char *);int transMAC(char *,unsigned char *);LPADAPTER lpAdapter;LPPACKET lpPacket;bool Send();void main(int argc,char *argv)if(argc!=6) cout输入格式错误endl; return;int i=0;memset(&ARPPACKET, 0, sizeof(ARPPACK

14、ET);if(*argv5=0) for(i=0;i6;i+) ARPPACKET.dlcHeader.DesMACi=0xff; ARPPACKET.arpFrame.Flag=(unsigned short)1;else if(*argv5=1) /填充DLC头中目的MAC地址 if(!transMAC(argv4,ARPPACKET.dlcHeader.DesMAC) return; /ARP桢中flag位置2 ARPPACKET.arpFrame.Flag=(unsigned short)0x0200; else coutflag位输入错误endl;if(!transMAC(argv2

15、,ARPPACKET.dlcHeader.SrcMAC) return;/填充DLC头中桢类型ARPPACKET.dlcHeader.Ethertype=htons(unsigned short)0x0608);ARPPACKET.arpFrame.HW_Type=(unsigned short)0x0100;/(Ethernet类型)ARPPACKET.arpFrame.Prot_Type=(unsigned short)0x0008;ARPPACKET.arpFrame.HW_Addr_Len=(unsigned char)6;ARPPACKET.arpFrame.Prot_Addr_Le

16、n=(unsigned char)4;if(!transMAC(argv2,ARPPACKET.arpFrame.Send_HW_Addr) return;if(!transIP(argv1,ARPPACKET.arpFrame.Send_Prot_Addr) return;if(!transMAC(argv4,ARPPACKET.arpFrame.Targ_HW_Addr) return;if(!transIP(argv3,ARPPACKET.arpFrame.Targ_Prot_Addr) return;for(i=0;i18;i+) ARPPACKET.arpFrame.paddingi

17、=0;if(!Send() cout发送arp包失败endl;int transIP(char *argv,unsigned char *a) char ip16; int i=0,j=0,k=0; strcpy(ip,argv); int m=strlen(argv); for(i=0;im;i+) /判断命令行输入的IP格式是否正确 if(ipi9)&ipi!=.) cout输入ip:argv格式错误3) cout输入ip:argv格式错误3) cout输入ip:argv格式错误endl; return 0; j=0; for(i=0;i4;i+) /填充IP地址 while(*(ip+j

18、)9)j+; ai=(unsigned char)atoi(ip+j); while(*(ip+j)=0&*(ip+j)=9)j+; return 1;int transMAC(char *argv,unsigned char *b) char mac18; int i=0,j=0,k=0; strcpy(mac,argv); int m=strlen(argv); for(i=0;im;i+) /判断命令行输入的MAC地址是否正确 if(maci:&maciZ&maciZ) cout输入mac:argv格式错误2) cout输入macargv格式错误5) cout输入macargv格式错误e

19、ndl; return 0; for(i=0;i=0&*(mac+j)=a&*(mac+j)=A&*(mac+j)=0&*(mac+j)=a&*(mac+j)=A&*(mac+j)= 0x80000000 & dwWindowsMajorVersion =4) /Windows NT /获取UNICODE码网卡名列表 if(PacketGetAdapterNames(AdapterNameU,&AdapterUlength)=FALSE) cout无法得到网卡列表!endl; return FALSE; /将第一个网卡名转为ASCII码 unsigned short *pAdapterName

20、=(unsigned short *)AdapterNameU; for(unsigned i=0;iAdapterAlength;i+) if(AdapterNameAi=(char)pAdapterNamei)=0) break; else /Windows 9x /获取ASCII码网卡名列表 if(PacketGetAdapterNames(AdapterNameA,&AdapterAlength)=FALSE) cout无法得到网卡列表!hFile=INVALID_HANDLE_VALUE) cout无法打开网卡，错误码:GetLastError()endl; return FALSE

21、; /发送帧 LPPACKET lpPacket; /分配发送包结构 if(lpPacket=PacketAllocatePacket()!=NULL) /初始化发送包结构 PacketInitPacket(lpPacket,&ARPPACKET,sizeof(ARPPACKET); / 每次只发送一个包 PacketSetNumWrites(lpAdapter,1); /发送包 if(PacketSendPacket(lpAdapter,lpPacket,true)=1) coutsend okendl; else cout发送包失败endl; PacketFreePacket(lpPack

22、et); /释放发送包结构 else cout分配发送包LPPACKET结构失败!endl; PacketCloseAdapter(lpAdapter); return TRUE; 4.3运行结果1.应该在预编译代码区加上预编译指令：#pragma comment(lib, ws2_32.lib);否则，链接时会出现符号无法解析的错误。2.程序中填充DLC头中帧类型应该是：ARPPACKET.dlcHeader.Ethertype = htons(unsigned short)0x0806);而实验所给的代码却是：ARPPACKET.dlcHeader.Ethertype = htons(un

23、signed short)0x0608);。而ARP报文封装在以太网帧中的帧类型字段应该是0x0806。3.程序在int transMAC(char *argv, unsigned char *b)函数中，判断MAC地址的格式是否正确后，在填充MAC地址之前，应该初始化局部变量j的值，即：j=0;。否则，在MAC地址格式正确的情况下，j的值为2，而后面填充MAC地址的时候会把正确的MAC地址的第一个十六进制字段删除。例如：正确的MAC地址- 11:12:13:14:15:16在被填充后会变成12:13:14:15:16:00。4.在bool Send()函数中，原程序打开网卡的程序代码为：lpAdapter = PacketOpenAdapter(AdapterNameA);。但是在XP系统中运行该程序时，始终打不开网卡。后经过分析，得知XP系统中的网卡名是UNICODE编码的，占2个字节，而AdapterNameA的长度是1个字节的ASCII编码方式。后来把那句代码改为：lpAdapter = PacketOpenAda