解析ARP数据包软件设计实现分析

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1、JISHOU　UNIVERSITY专业课课程论文题目：解析ARP数据包作者：学号：所属学院：信息科学与工程学院专业年级：总评分：完成时间：吉首大学信息科学与工程学院解析ARP数据包软件的设计和实现（吉首大学信息科学与工程学院，湖南吉首416000）摘要本文首先介绍了地址解析协议ARP的概念，详细说明了ARP的工作原理，ARP攻击的基本原理，详细分解了ARP数据包的各个字段含义，ARP协议工作的流程和这次课程设计的意义与目的；接着描述了此实验的总体设计；然后是详细设计，分析讲解了实现代码的主要部分；最后还讲了做这次课程设计的个人总结，谈了一些个人观点。关键字：ARP数据包、工作原理、ARP攻击、

2、解析、截获、功能目录第一章引言11.1ARP背景11.1.1什么是ARP11.1.2ARP工作原理11.1.3ARP攻击21.1.4ARP包的格式31.1.5ARP协议工作流程41.2课题研究现状41.3论文组织方式5第二章关键技术62.1数据包截获机制62.2抓包工具62.2.1Winpcap简介72.2.2WpdPack简介9第三章总体设计103.1设计分析103.1.1设计中的重点及难点103.1.2参考算法103.1.3系统或算法框架设计113.2功能设计113.3平台设计123.4数据结构的设计12第四章详细设计13第五章结束语14第六章参考资料15第一章引言1.1ARP背景首先，我

3、们来了解一下什么是ARP，ARP的工作原理以及ARP攻击所带来的危害。1.1.1什么是ARP地址解析协议（AddressResolutionProtocol，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

4、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（addressresolution）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

5、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（ARPProxy）。1.1.2ARP工作原理在每台安装有TCP/IP协议的电脑里都有一个ARP缓存表，表里的IP地址与MAC地址是一一对应的。以主机A（209.0.0.5）向主机B（209.0.0.6）发送数据为例。当发送数据时，主机A会在自己的ARP缓存表中寻找是否有目标IP地址。如果找到了，也就知道了目标MAC地址，直接把目标MAC地址写入帧里面发送就可以了；如果在ARP缓存表中没有找到目标IP地址，主机A就会在网络上发送一个广播，A主

6、机MAC地址是“主机A的MAC地址”，这表示向同一网段内的所有主机发出这样的询问：“我是209.0.0.5，我的硬件地址是00-00-C0-15-AD-18"主机A的MAC地址".请问IP地址为209.0.0.6的MAC地址是什么？”网络上其他主机并不响应ARP询问，只有主机B接收到这个帧时，才向主机A做出这样的回应：“209.0.0.6的MAC地址是08-00-2B-00-EE-0A”。这样，主机A就知道了主机B的MAC地址，它就可以向主机B发送信息了。同时A和B还同时都更新了自己的ARP缓存表（因为A在询问的时候把自己的IP和MAC地址一起告诉了B），下次A再向主机B或者B向A发送信息时，

7、直接从各自的ARP缓存表里查找就可以了。ARP缓存表采用了老化机制（即设置了生存时间TTL），在一段时间内（一般15到20分钟）如果表中的某一行没有使用，就会被删除，这样可以大大减少ARP缓存表的长度，加快查询速度。（如图1所示）ARP攻击就是通过伪造IP地址和MAC地址实现ARP欺骗，能够在网络中产生大量的ARP通信量使网络阻塞，攻击者只要持续不断的发出伪造的ARP响应包就能更改目标主机ARP缓