计算机网络设计与安全技术 课件6 ARP协议分析与程序设计

《计算机网络设计与安全技术》第6章ARP协议分析与程序设计1学习内容：（1）ARP协议格式；（2）ARP协议包分析；（3）ARP协议编程。学习目标：（1）熟练掌握ARP协议的工作原理和应用方法；（2）具备ARP协议模拟运行的程序设计能力。26.1ARP协议格式3

在网络通信中，必须解决IP地址与MAC地址的映射问题，这种映射称为地址解析，有静态映射和动态映射两种方法。相应的协议是地址解析协议ARP（AddressResolutionProtocol），工作在网络层，负责将IP地址解析为MAC地址。

在实际应用中，一般将静态映射和动态映射方法结合起来，这可以提高ARP的工作效率。实现的关键是在本地主机建立一个ARP高速缓存（ARPcache），里面包含所在局域网上的部分主机和路由器的IP地址到物理地址的映射表，这些都是该主机目前知道的一些地址。随着时间的推移，该表的信息将动态地更新。46.1.1

ARP包格式由于物理帧长度范围是[64B，1500B]，而ARP帧结构固定为28B，CRC字段为4B，因此，不足64B的部分需要填充数据。ARP帧结构中的目的MAC不起作用，可填充为任意值。此时，ARP包中的填充数据要填充0。ARP帧格式56.1.2

ARP的工作原理66.2

ARP协议包分析6.2.1ARP命令操作

通过执行ARP命令，可以显示和修改本地主机的ARP表信息。ARP命令格式7本地主机ARP表的地址映射信息86.2.2ARP包分析过程通过执行Ping命令示例，测试与主机IP地址的连通性。然后，显示过滤出ARP包。96.2.3

ARP包间接交付如果源主机A和目的主机B不在同一网络内，则需要经历间接交付过程。在主机A的网络层运行的IP进程，首先判断A和B是不是在同一个局域网内。若是，直接交付主机B（使用ARP协议）。若不是，主机A把该数据包交给本地路由器（ARP）。然后，中间路由器一步步转发，最后到达目的网络。目的网络路由器进行直接交付（使用ARP协议）。在这种情况下，ARP协议的执行可能会面对三种情况：（1）主机到路由器：要解析目的路由器的MAC地址；（2）路由器到路由器：要解析目的路由器的MAC地址；

（3）路由器到主机：要解析目的主机的MAC地址。106.2.4

ARP包实例正常的ARP请求包正常的ARP应答包116.3

ARP协议编程

若要实现ARP协议包的收发任务，则必须完成以下程序模块：选择网卡、构造ARP请求包、数据帧的发送、ARP包的接收及其解析、获得ARP表信息并显示等。6.3.1

通过ARP协议由IP地址获取MAC地址usingSystem.Management;publicstringgetMac()//只能获取本机的MAC地址{

ManagementClassmc=newManagementClass("Win32_NetworkAdapterConfiguration");

ManagementObjectCollectionmoc2=mc.GetInstances();

foreach(ManagementObjectmoinmoc2)

{

if((bool)mo["IPEnabled"]==true)

{

returnmo["MacAddress"].ToString();

mo.Dispose();

}

}

return"";}12可获取局域网任意客户机的MAC地址usingSystem.Runtime.InteropServices;usingSystem.Text;

[DllImport("Iphlpapi.dll")]staticexternintSendARP(Int32DestIP,Int32SrcIP,refInt64MacAddr,refInt32PhyAddrLen);

[DllImport("Ws2_32.dll")]staticexternInt32inet_addr(stringipaddr);

///<summary>///SendArp获取MAC地址///</summary>///<paramname="RemoteIP">目标机器的IP地址(如)///<returns>目标机器的MAC地址</returns>publicstaticstringGetMacAddress(stringRemoteIP){

StringBuildermacAddress=newStringBuilder();

try

{

Int32remote=inet_addr(RemoteIP);

Int64macInfo=newInt64();

Int32length=6;

SendARP(remote,0,refmacInfo,reflength);

stringtemp=Convert.ToString(macInfo,16).PadLeft(12,'0').ToUpper();

intx=12;

for(inti=0;i<6;i++)

{

if(i==5)

{

macAddress.Append(temp.Substring(x-2,2));

}

else

{

macAddress.Append(temp.Substring(x-2,2)+"-");}

x-=2;

}

returnmacAddress.ToString();

}

catch

{

returnmacAddress.ToString();

}}136.3.2完整的ARP包收发程序设计本程序使用了Winpcap库函数。ARP模拟程序运行界面：本章小结ARP协议是TCP/IP协议集中网络层的重要协议，用于IP地址到MAC地址的解析。数据包从网络层转到局域网主机，ARP协议起到了重要作用。

本章首先介绍了ARP