《計算機網絡設計與安全技術》第6章ARP協議分析與程序設計1學習內容：（1）ARP協議格式；（2）ARP協議包分析；（3）ARP協議編程。學習目標：（1）熟練掌握ARP協議的工作原理和應用方法；（2）具備ARP協議模擬運行的程序設計能力。26.1ARP協議格式3

在網絡通信中，必須解決IP地址與MAC地址的映射問題，這種映射稱為地址解析，有靜態映射和動態映射兩種方法。相應的協議是地址解析協議ARP（AddressResolutionProtocol），工作在網絡層，負責將IP地址解析為MAC地址。

在實際應用中，一般將靜態映射和動態映射方法結合起來，這可以提高ARP的工作效率。實現的關鍵是在本地主機建立一個ARP高速緩存（ARPcache），里面包含所在局域網上的部分主機和路由器的IP地址到物理地址的映射表，這些都是該主機目前知道的一些地址。隨著時間的推移，該表的信息將動態地更新。46.1.1

ARP包格式由于物理幀長度范圍是[64B，1500B]，而ARP幀結構固定為28B，CRC字段為4B，因此，不足64B的部分需要填充數據。ARP幀結構中的目的MAC不起作用，可填充為任意值。此時，ARP包中的填充數據要填充0。ARP幀格式56.1.2

ARP的工作原理66.2

ARP協議包分析6.2.1ARP命令操作

通過執行ARP命令，可以顯示和修改本地主機的ARP表信息。ARP命令格式7本地主機ARP表的地址映射信息86.2.2ARP包分析過程通過執行Ping命令示例，測試與主機IP地址的連通性。然后，顯示過濾出ARP包。96.2.3

ARP包間接交付如果源主機A和目的主機B不在同一網絡內，則需要經歷間接交付過程。在主機A的網絡層運行的IP進程，首先判斷A和B是不是在同一個局域網內。若是，直接交付主機B（使用ARP協議）。若不是，主機A把該數據包交給本地路由器（ARP）。然后，中間路由器一步步轉發，最后到達目的網絡。目的網絡路由器進行直接交付（使用ARP協議）。在這種情況下，ARP協議的執行可能會面對三種情況：（1）主機到路由器：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）路由器到主機：要解析目的主機的MAC地址。106.2.4

ARP包實例正常的ARP請求包正常的ARP應答包116.3

ARP協議編程

若要實現ARP協議包的收發任務，則必須完成以下程序模塊：選擇網卡、構造ARP請求包、數據幀的發送、ARP包的接收及其解析、獲得ARP表信息并顯示等。6.3.1

通過ARP協議由IP地址獲取MAC地址usingSystem.Management;publicstringgetMac()//只能獲取本機的MAC地址{

ManagementClassmc=newManagementClass("Win32_NetworkAdapterConfiguration");

ManagementObjectCollectionmoc2=mc.GetInstances();

foreach(ManagementObjectmoinmoc2)

{

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

{

returnmo["MacAddress"].ToString();

mo.Dispose();

}

}

return"";}12可獲取局域網任意客戶機的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獲取MAC地址///</summary>///<paramname="RemoteIP">目標機器的IP地址(如)///<returns>目標機器的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包收發程序設計本程序使用了Winpcap庫函數。ARP模擬程序運行界面：本章小結ARP協議是TCP/IP協議集中網絡層的重要協議，用于IP地址到MAC地址的解析。數據包從網絡層轉到局域網主機，ARP協議起到了重要作用。

本章首先介紹了ARP