發(fā)送Ethernet+ARP數(shù)據(jù)包

1、 計算機網(wǎng)絡課程設計實驗報告題 目 發(fā)送Ethernet ARP包 學 院 數(shù)理與信息工程學院 專 業(yè) 計算機科學與技術 班 級 計科101 學 號 201059225101 學生姓名 王立娟 同組成員 潘明越、曾兵、田勝杰、宋煉杰、陳坦、韋國挺 指導教師 郭步 編寫日期 2012-6-30 目錄一、程設計的目的和意義2二、設計的內容和要求2三、設計的相關技術33.1 ARP協(xié)議及工作原理33.2 ARP的分組格式33.3工作原理43.4 ARP包的填充6四、程設計過程64.1流程圖74.2源程序84.3運行結果18五、課程設計小結19六、參考文獻19一、程設計的目的和意義IP地址將不同的物理

2、地址統(tǒng)一起來，從而將物理地址隱藏起來，上層軟件使用IP地址標識結點。但是。兩臺計算機只有在知道彼此的物理地址時才能進行通信。IP數(shù)據(jù)包常通過Ethernet發(fā)送。Ethernet設備并不識別32位IP地址，它們是以48位MAC地址傳輸Ethernet數(shù)據(jù)包的。因此，IP驅動器必須把IP目的地址轉換成Ethernet網(wǎng)絡目的地址。這兩種地址之間存在著某種靜態(tài)的或動態(tài)的映射，通常需要查看一張表來進行這種映射。這種地址協(xié)議（ARP）就是用來確定這些映象的協(xié)議。ARP工作時，送出一個所希望的IP地址的Ethernet廣播數(shù)據(jù)包。目的地主機以一個含有IP和Ethernet地址對的數(shù)據(jù)包作為應答。發(fā)送者將

3、這個地址對高速緩存起來，以節(jié)約不必要的ARP通信。本課程設計的目的是進一步熟悉ARP協(xié)議的幀結構以及它的運行過程。二、設計的內容和要求2.1 基本要求 本次課程設計的基本要求是在熟悉ARP協(xié)議并了解Winpcap編程，或者下載JAVA類：jpcap包構造ARP包，選擇并打開網(wǎng)卡，將ARP包發(fā)送。1)命令行格式：arpsend src_ip src_mac dst_ip dst_mac flag其中arpsend作為程序名。各參數(shù)意義：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請求;1表示AR

4、P應答。例如:arpsend FA:01:02:03:04:05 0D:E1:02:03:B4:06 12)輸出：Send OK。3)程序的正確性的檢驗。可以安裝一個截包軟件，如Iris,運行該軟件以查看能否收到程序發(fā)出的ARP包，并檢查包中個字段填充的內容（如各地址，協(xié)議類型）是否正確。Error! No bookmark name given.2. 2系統(tǒng)開發(fā)語言及環(huán)境的選擇操作系統(tǒng)：Windows XP Professional運行環(huán)境：Microsoft Visual C+ 6.0開發(fā)語言：C語言，C+等三、設計的相關技術3.1 ARP協(xié)

5、議及工作原理 ARP協(xié)議是“Address Resolution Protocol”（地址解析協(xié)議）的縮寫。在局域網(wǎng)中，網(wǎng)絡中實際傳輸?shù)氖恰皫保瑤锩媸怯心繕酥鳈C的MAC地址的。在以太網(wǎng)中，一個主機要和另一個主機進行直接通信，必須要知道目標主機的MAC地址。但這個目標MAC地址是如何獲得的呢？它就是通過地址解析協(xié)議獲得的。所謂“地址解析”就是主機在發(fā)送幀前將目標IP地址轉換成目標MAC地址的過程。ARP協(xié)議的基本功能就是通過目標設備的IP地址，查詢目標設備的MAC地址，以保證通信的順利進行。ARP的基本運行過程是：1) 主機A希望發(fā)送數(shù)據(jù)分組給主機B，但不知道B的物理地址。2) A發(fā)送廣播報

6、文，要求B主機用它的物理地址來響應。3) 網(wǎng)站上所有主機都接收到這個分組。4) B識別出自己的IP地址，發(fā)送應答報文，告訴A自己的物理地址。32 ARP的分組格式物理幀頭（14B）ARP幀結構（28B）填充數(shù)據(jù)（18B）CRC(4B)圖一 ARP分組格式目的MAC (6B)源MAC(6B) 類型（2B） 圖2 物理幀頭 0 8 16 24 31（位） 硬件類型（Ethernet：0x1） 上層協(xié)議類型（IP：0x0800）硬件地址長度（0x6）IP地址長度（0x4） 操作（請求： 0x1； 應答： 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地址圖3 ARP幀結構3.3工作原理： 源主機在傳輸數(shù)據(jù)前，首先要對初始數(shù)據(jù)進行封裝，在該過程中會把目的主機的IP地址和MAC地址封裝進去。在通信的最初階段，我們能夠知道目的主機的IP地址，而MAC地址卻是未知的。這時如果目的主機和源主機在同一個網(wǎng)段內，源主機會以第二層廣播的方式發(fā)送ARP請求報文。ARP請求報文中含有源主機的IP地址和MAC地址，以及目的主機的IP地址。當該報文通過廣播方式到達目的 主機時，目的主機會響應該請求，并返回ARP響應報文，從而源主機可以獲取目的主機的MAC地址，同樣目的主機也能夠獲得源主機的MAC地址。如果目的主機和源主機地址不在同一個網(wǎng)段內，源主機發(fā)出的I

8、P數(shù)據(jù)包會送到交換機的默認網(wǎng)關，而默認網(wǎng)關的MAC地址同樣可以通過ARP協(xié)議獲取。經(jīng)過ARP協(xié)議解析IP地址之后，主機會在緩存中保存IP地址和MAC地址的映射條目，此后再進行數(shù)據(jù)交換時只要從緩存中讀取映射條目即可。ARP協(xié)議工作原理詳見圖4.圖4 網(wǎng)段內ARP工作原理關于ARP的功能，僅限于在沒有安全防護的網(wǎng)絡里。1) 如果有多個用戶都在同一個網(wǎng)關上網(wǎng)，那么若要禁止機器A上網(wǎng)，應該怎么做呢？就是讓A得不到正確的網(wǎng)關的ARP映射。可以采取如下措施：偽裝成網(wǎng)關，給機器A發(fā)送ARP包，該ARP的發(fā)送方為網(wǎng)關的IP，而MAC部分隨便填一個地址；接收方正確填寫A的相關信息。2）基于ARP欺騙的監(jiān)聽。如果

9、某臺計算機C和計算機A、B位于同一個局域網(wǎng)內，那么如何監(jiān)聽A和B間的通信呢？很簡單，對A說“我是B”，在對B說“我是A”。具體的操作如下：給A發(fā)送一個偽造的ARP回應包，告訴A，B的IP對應的MAC為C的MAC地址，于是A就會相應地刷新自己的ARP緩存，將發(fā)給B的數(shù)據(jù)都發(fā)送到主機C上來。當然，因為ARP緩存是動態(tài)的，有超時時間，所以必須每隔一段時間就給A發(fā)送一個ARP回應包。為了不讓B發(fā)現(xiàn)，我們還要對每次接受到的數(shù)據(jù)包進行轉發(fā)。這樣就監(jiān)聽了A發(fā)送給B的信息。如果想監(jiān)聽B發(fā)送給A的信息，方法類似。34 ARP包的填充 將命令行的參數(shù)作適當?shù)霓D換后填到ARP分組結構的各字段中即可。 要注意的是，填

10、充請求包時。因為包要在Ethernet上廣播，所以，物理幀頭的“目的MAC”字段要填充為FFFFFFFFFFFF；而ARP幀結構中的目的MAC可填充為任意值，因為它此時不起作用?！疤畛鋽?shù)據(jù)”字段要填充為0。四、程設計過程4.1 流程圖Y獲取網(wǎng)卡列表？選擇網(wǎng)卡打開？命令行參數(shù) = 6？Flag=0？發(fā)送包成功？ 開始YNYNYNNNY結束關閉網(wǎng)卡 釋放包結構分配及初始化發(fā)送包結構進入發(fā)送ARP包函數(shù)填充DLC的其他字段及ARP頭的各字段ARP請求，填充DLC頭中目的MAC及FlagARP請求，填充DLC頭中目的MAC（廣播，全F）及Flag定義ARP包結構并初始化 圖5 程序流程圖4.2源程序#

11、include <iostream.h>#include <fstream.h>#include <conio.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <Packet32.h>#include <Ntddndis.h>#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")/ DLC頭typedef struct DLCHeader unsigned char DesMAC6; unsigned char SrcMAC6; u

12、nsigned short Ethertype; DLCHEADER;/ ARP楨typedef struct ARPFrame unsigned short HW_Type; unsigned short Prot_Type; unsigned char 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_

13、Prot_Addr4; unsigned char padding18; ARPFRAME;/ ARP包=DLC頭+ARP楨typedef struct ARPPacket DLCHeader dlcHeader; ARPFrame arpFrame;*PARPPACKET;ARPPacket ARPPACKET;/源文件.cpp#include <iostream.h>#include <string.h> /#include "h.h"int transIP(char *,unsigned char *);int transMAC(char *,

14、unsigned char *);LPADAPTER lpAdapter;LPPACKET lpPacket;bool Send();void main(int argc,char *argv)if(argc!=6) cout<<"輸入格式錯誤"<<endl; return;int i=0;memset(&ARPPACKET, 0, sizeof(ARPPACKET);if(*argv5='0') for(i=0;i<6;i+) ARPPACKET.dlcHeader.DesMACi=0xff; ARPPACKET.ar

15、pFrame.Flag=(unsigned short)1;else if(*argv5='1') /填充DLC頭中目的MAC地址 if(!transMAC(argv4,ARPPACKET.dlcHeader.DesMAC) return; /ARP楨中flag位置2 ARPPACKET.arpFrame.Flag=(unsigned short)0x0200; else cout<<"flag位輸入錯誤"<<endl;if(!transMAC(argv2,ARPPACKET.dlcHeader.SrcMAC) return;/填充D

16、LC頭中楨類型ARPPACKET.dlcHeader.Ethertype=htons(unsigned short)0x0608);ARPPACKET.arpFrame.HW_Type=(unsigned short)0x0100;/(Ethernet類型)ARPPACKET.arpFrame.Prot_Type=(unsigned short)0x0008;ARPPACKET.arpFrame.HW_Addr_Len=(unsigned char)6;ARPPACKET.arpFrame.Prot_Addr_Len=(unsigned char)4;if(!transMAC(argv2,AR

17、PPACKET.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;i<18;i+) ARPPACKET.arpFrame.paddingi=0;if(!Send() cout<<"發(fā)送ar

18、p包失敗"<<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;i<m;i+) /判斷命令行輸入的IP格式是否正確 if(ipi<'0'|ipi>'9')&&ipi!='.') cout<<"輸入ip:"<<argv<<"格式錯誤"

19、<<endl; return 0; else if(ipi!='.')j+; else k+; if(j>3) cout<<"輸入ip:"<<argv<<"格式錯誤"<<endl; return 0; else j=0; if(k>3) cout<<"輸入ip:"<<argv<<"格式錯誤"<<endl; return 0; j=0; for(i=0;i<4;i+) /填充I

20、P地址 while(*(ip+j)<'0'|*(ip+j)>'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;i<m;i+) /判斷命令行

21、輸入的MAC地址是否正確 if(maci<'0'|(maci>':'&&maci<'A')|(maci>'Z'&&maci<'a')|maci>'Z') cout<<"輸入mac:"<<argv<<"格式錯誤"<<endl; return 0; else if(maci!=':')j+; else k+; if(j>2) c

22、out<<"輸入mac"<<argv<<"格式錯誤"<<endl; return 0; else j=0; if(k>5) cout<<"輸入mac"<<argv<<"格式錯誤"<<endl; return 0; for(i=0;i<6;i+) /填充MAC地址 while(*(mac+j)=':'|*(mac+j)='-')j+; if(*(mac+j)>='0

23、'&&*(mac+j)<='9') bi=(unsigned char)(*(mac+j)-'0'); if(*(mac+j)>='a'&&*(mac+j)<='z') bi=(unsigned char)(*(mac+j)-'a'+10); if(*(mac+j)>='A'&&*(mac+j)<='z') bi=(unsigned char)(*(mac+j)-'A'+10); j

24、+; bi*=16; if(*(mac+j)>='0'&&*(mac+j)<='9') bi+=(unsigned char)(*(mac+j)-'0'); if(*(mac+j)>='a'&&*(mac+j)<='z') bi+=(unsigned char)(*(mac+j)-'a'+10); if(*(mac+j)>='A'&&*(mac+j)<='z') bi+=(unsign

25、ed char)(*(mac+j)-'A'+10); j+; return 1;bool Send() char AdapterNameA8192; char AdapterNameU2*sizeof(AdapterNameA); unsigned long AdapterAlength=sizeof(AdapterNameA); unsigned long AdapterUlength=2*sizeof(AdapterNameA); DWORD dwVersion=GetVersion (); DWORD dwWindowsMajorVersion=(DWORD)(LOBYT

26、E(LOWORD(dwVersion); if(!(dwVersion >= 0x80000000 && dwWindowsMajorVersion >=4) /Windows NT /獲取UNICODE碼網(wǎng)卡名列表 if(PacketGetAdapterNames(AdapterNameU,&AdapterUlength)=FALSE) cout<<"無法得到網(wǎng)卡列表!"<<endl; return FALSE; /將第一個網(wǎng)卡名轉為ASCII碼 unsigned short *pAdapterName=(uns

27、igned short *)AdapterNameU; for(unsigned i=0;i<AdapterAlength;i+) if(AdapterNameAi=(char)pAdapterNamei)='0') break; else /Windows 9x /獲取ASCII碼網(wǎng)卡名列表 if(PacketGetAdapterNames(AdapterNameA,&AdapterAlength)=FALSE) cout<<"無法得到網(wǎng)卡列表!"<<endl; return FALSE; lpAdapter=Pack

28、etOpenAdapter(AdapterNameA); if(!lpAdapter|lpAdapter->hFile=INVALID_HANDLE_VALUE) cout<<"無法打開網(wǎng)卡，錯誤碼:"<<GetLastError()<<endl; return FALSE; /發(fā)送幀 LPPACKET lpPacket; /分配發(fā)送包結構 if(lpPacket=PacketAllocatePacket()!=NULL) /初始化發(fā)送包結構 PacketInitPacket(lpPacket,&ARPPACKET,size

29、of(ARPPACKET); / 每次只發(fā)送一個包 PacketSetNumWrites(lpAdapter,1); /發(fā)送包 if(PacketSendPacket(lpAdapter,lpPacket,true)=1) cout<<"send ok"<<endl; else cout<<"發(fā)送包失敗"<<endl; PacketFreePacket(lpPacket); /釋放發(fā)送包結構 else cout<<"分配發(fā)送包LPPACKET結構失敗!"<<end

30、l; PacketCloseAdapter(lpAdapter); return TRUE; 4.3運行結果1.應該在預編譯代碼區(qū)加上預編譯指令：#pragma comment(lib, "ws2_32.lib");否則，鏈接時會出現(xiàn)符號無法解析的錯誤。2.程序中填充DLC頭中幀類型應該是：ARPPACKET.dlcHeader.Ethertype = htons(unsigned short)0x0806);而實驗所給的代碼卻是：ARPPACKET.dlcHeader.Ethertype = htons(unsigned short)0x0608);。而ARP報文封裝在以太網(wǎng)幀中的幀類型字段應該是0x0806。3.程序在int transMAC(char *argv, unsigned char *b)函數(shù)中，判斷MAC地址的格式是否正確后，在填充MAC地址之前，應該初始化局部變量j的值，即：j=0;。否則，在MAC地址格式正確的情況下，j的值為2，而后面填充MAC地址的時候會把正確的MAC地址的第一個十六進制字段刪除。例如：正確的MAC地址- 11:12:13