计算机网络课设ARP数据包的解析剖析

图1 ARP数据包的消息格式

4课程设计分析

1.设计分析：

●硬件类型：指定硬件接口类型。例如，值为1表示Ethernet

●协议类型：指定发送方支持的上层协议的类型

●物理地址长度：指定物理（硬件）地址的长度

●协议地址长度：网络层协议的地址长度。若为IP协议，其值为4

●操作：指定ARP的操作类型，例如，1表示ARP请求，2表示ARP应答

●源物理地址：指定发送方的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分组必须在数据链路层中被封装成侦，才能发送出去。封装形式如图2所示：

图2将ARP数据包封装成帧

2.协议程序的选择及分析

（1）程序中会用到Winpcap，Winpcap是Win32环境下数据包捕获的开放代码函数库。基于Winpcap的应用程序一般按照下面几个步骤进行设计：输出网卡设备列表,选择网卡并打开, 捕获数据包时，可能需要设置过滤器，捕获数据包或者发送数据包。

（2）在程序设计过程中需要注意网络—主机字节顺序的转化。由于不同的计算机系统所采用的数据表示方式不同，对于2B或4B的数据，有的采用低字节地址存放数据的高权值位，而有的却以低地址字节存放数据低权位值，在网络的数据传输中，我们应该统一表示，所以我们在捕获数据包后，应将数据包头部的表示长度或类型的数据转换成本地机的表达形式。可以利用函数ntohs()将网络字节序转换为主机字节序。

（3）选择网卡并打开时，注意选择可用的网卡。具体流程图如下：

图3流程图

5 程序代码

#include

#pragma comment(lib,"Ws2_32.lib") //用到ntobs()

//等同于点击"project-setting-link"打开object/library module编辑框后加入文件

#pragma comment(lib,"wpcap.lib")

#include "pcap.h" //此头文件没有包含在VC中,需要另外加入

#include

#include //格式化输出需要用到

#include //用到_getch()

//注意到接收的数据包头中代表类型,数据长度的字段采用的是big-endian

//所以对于2B/4B的数据要用ntohs()转换为本机形式

//ARP包结构

struct arppkt{

unsigned short hdtyp; //硬件类型.值0001

unsigned short protyp;

unsigned char hdsize;

unsigned char prosize;

unsigned short op;

u_char smac[6];

u_char sip[4];

u_char dmac[6];

u_char dip[4];

};

void packet_handler(const pcap_pkthdr *header,const u_char *pkt_data,ostream& out); void main(int argc,char *argv[ ])

{

if(argc!=2)

{

cout<<"Usage:arpparse logfilename"<

cout<<"press any key to continue."<

_getch();

return;

}

pcap_if_t *alldevs;

pcap_if_t *d;

pcap_t *adhandle;

char errbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE];

u_int netmask;

char packet_filter[]="ether proto \\arp";

struct bpf_program fcode;

struct pcap_pkthdr *header;

const u_char *pkt_data;

if(pcap_findalldevs(&alldevs,errbuf)==-1)

{

cout<<"Error in pcap_findalldevs:"<

return;

}

for(d=alldevs;d;d=d->next)

{

if((adhandle=pcap_open_live(d->name,1000,1,300,errbuf))==NULL)

{

cout<<"\nUnable to open the adapter.";

pcap_freealldevs(alldevs);

return;

}

if(pcap_datalink(adhandle)==DLT_EN10MB&&d->addressess!=NULL) break;

}

if(d==NULL)

{

cout<<"\nNo interfaces found! Make sure Winpcap is installed.\n";

return;

}//获得子网掩码

netmask=((sockaddr_in *)(d->netmask))->sin_addr.s_un.s_addr;//编译过滤器，只捕获ARP包if(pcap_compile(adhandle,&fcode,packet_filter,1,netmask)<0)

{ cout<<"\nUnable to compile the packet filter.Check the syntax.\n";

pcap_freealldevs(alldevs);

return;

}//设置过滤器

if(pcap_setfilter(ashandle,&fcode)<0)

{ cout<<"\nError setting the filter.\n";

pcap_freealldevs(alldevs);

return;

}

cout<<"\t\tlistening on "<description<<"..."<

//为了查看日志时的方便，其中加入了日期记录

time_t t;

time(&t);

fout.seekp(0,ios::end);

if(fout.tellp()!=0)

fout<

fout<<"\t\tARP request(1)/reply(2) on"<

cout<

<<" "<<"Des Ip Addr"<<" "<<"Des MAC Address"

<<" "<<"OP"<<" "<<"Time"<

fout<

<<" "<<"Des Ip Addr"<<" "<<"Des MAC Address"

<<" "<<"OP"<<" "<<"Time"<

pcap_freealldevs(alldevs);

int result;

while((result=pcap_next_ex(adhandle,&header,&pkt_data))>=0)

{

if(result==0)

continue;

packer_handler(header,pkt_data,cout);

packet_handler(header,pkt_data,fout);

}

}

void packet_handler(const pcap_pkthdr *header,const u_char *pkt_data,ostream& out) {

arpkt* arph = (arppkt *)(pkt_data +14);

for(int i=0;i<3;i++)

out<sip[i])<<'.';

out.setf(ios::left);

out<sip[3])<<" ";

out.unsetf(ios::uppercase);

for(i=0;i<5;i++)

out<smac[i])<<'-';

out<smac[5])<<" ";

out.fill(oldfillchar);

out.unsetf(ios::hex|ios::uppercase);

for(i=0;i<3;i++)

out<dip[3])<<'.';

out.unsetf(ios::left);//输出目的MAC地址

out.fill('0');

out.setf(ios::uppercase);

for(i=0;i<5;i++)

out<dmac[i])<<'-';

out.fill(oldfillchar);

out.unsetf(ios::hex|ios::uppercase);

out<op)<<" ";

struct tm *ltime;

ltime=localtime(&header->https://www.360docs.net/doc/d18262716.html,_sec);s

out.fill('0');

out<tm_hour<<':'<tm_min<<':'<tm_sec;

out.fill(oldfillchar);

out<

}

6运行结果与分析

运行结果图：

图4运行结果图

分析：如图在以太网中主机为了获取目的IP地址的MAC地址，将自己的IP地址以及MAC地址在以太网中广播出去，等待目的主机的回复，共执行了六次。

7参考文献

[1]李爱华等著. 面向对象程序设计（C++语言）. 北京：清华大学出版社2010

[2]谢希仁编著. 计算机网络（第5版） .北京：电子工业出版社，2008

[3]吴宜功吴英编著. 计算机网络课程设计（第2版）. 北京: 机械工业出版社，2012