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2009年(7)

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2009-07-03 10:24:51

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协议分析 ARP协议解码详解

一、            ARP协议简介

ARP,全称Address Resolution Protocol,中文名为地址解析协议,它工作在数据链路层,在本层和硬件接口联系,同时对上层提供服务。

IP数据包常通过以太网发送,以太网设备并不识别32IP地址,它们是以48位以太网地址传输以太网数据包。因此,必须把IP目的地址转换成以太网目的地址。在以太网中,一个主机要和另一个主机进行直接通信,必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢?它就是通过地址解析协议获得的。ARP协议用于将网络中的IP地址解析为的硬件地址(MAC地址),以保证通信的顺利进行。

1.     ARPRARP报头结构

ARPRARP使用相同的报头结构,如图1所示。

    

硬件类型

协议类型

硬件地址长度

协议长度

操作类型

发送方的硬件地址(0-3字节)

源物理地址(4-5字节)

IP地址(0-1字节)

IP地址(2-3字节)

目标硬件地址(0-1字节)

目标硬件地址(2-5字节)

目标IP地址(0-3字节)

(图1 ARP/RARP报头结构)


 

2中黄色的部分是以太网(这里是Ethernet II类型)的帧头部。其中,第一个字段是广播类型的MAC地址:0XFF-FF-FF-FF-FF-FF,其目标是网络上的所有主机。第二个字段是源MAC地址,即请求地址解析的主机MAC地址。第三个字段是协议类型,这里用0X0806代表封装的上层协议是ARP协议。

l         硬件类型字段指明了发送方想知道的硬件接口类型,以太网的值为1

l         协议类型字段指明了发送方提供的高层协议类型,IP080016进制);

l         硬件地址长度和协议长度指明了硬件地址和高层协议地址的长度,这样ARP报文就可以在任意硬件和任意协议的网络中使用;

l         操作字段用来表示这个报文的类型,ARP请求为1ARP响应为2RARP请求为3RARP响应为4

l         发送方的硬件地址(0-3字节):源主机硬件地址的前3个字节;

l         发送方的硬件地址(4-5字节):源主机硬件地址的后3个字节;

l         发送方IP0-1字节):源主机硬件地址的前2个字节;

l         发送方IP2-3字节):源主机硬件地址的后2个字节;

l         目的硬件地址(0-1字节):目的主机硬件地址的前2个字节;

l         目的硬件地址(2-5字节):目的主机硬件地址的后4个字节;

l         目的IP0-3字节):目的主机的IP地址。

2.     ARPRARP的工作原理

ARP的工作原理如下:

1.       首先,每台主机都会在自己的ARP缓冲区 (ARP Cache)中建立一个 ARP列表,以表示IP地址和MAC地址的对应关系。

2.       当源主机需要将一个数据包要发送到目的主机时,会首先检查自己 ARP列表中是否存在该 IP地址对应的MAC地址,如果有﹐就直接将数据包发送到这个MAC地址;如果没有,就向本地网段发起一个ARP请求的广播包,查询此目的主机对应的MAC地址。此ARP请求数据包里包括源主机的IP地址、硬件地址、以及目的主机的IP地址。

3.       网络中所有的主机收到这个ARP请求后,会检查数据包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此数据包;如果相同,该主机首先将发送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中,如果ARP表中已经存在该IP的信息,则将其覆盖,然后给源主机发送一个 ARP响应数据包,告诉对方自己是它需要查找的MAC地址;

4.       源主机收到这个ARP响应数据包后,将得到的目的主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中,并利用此信息开始数据的传输。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包,表示ARP查询失败。

RARP的工作原理如下:

1.     发送主机发送一个本地的RARP广播,在此广播包中,声明自己的MAC地址并且请求任何收到此请求的RARP服务器分配一个IP地址;

2.     本地网段上的RARP服务器收到此请求后,检查其RARP列表,查找该MAC地址对应的IP地址;

3.     如果存在,RARP服务器就给源主机发送一个响应数据包并将此IP地址提供给对方主机使用;

4.     如果不存在,RARP服务器对此不做任何的响应;

5.     源主机收到从RARP服务器的响应信息,就利用得到的IP地址进行通讯;如果一直没有收到RARP服务器的响应信息,表示初始化失败。

二、            解码详解

了解了ARPRARP协议的报头结构和工作原理后,我们使用科来网络分析系统抓取ARP包,其详细解码,如图1

 

(图1 科来网络分析系统中ARP请求包详细解码)

1显示是一个ARP的请求包的解码,下面我们来详细说明:

l         硬件类型:1,表示硬件借口类型为以太网类型

l         协议类型:0x0800,表示发送方提供的高层协议类型是IP

l         硬件地址长度:表示硬件地址长度为6字节=48

l         协议地址长度:表示IP地址长度为4字节=32

l         操作类型:1,表示ARP请求

l         源物理地址:00:14:85:CA:F5:22

l         IP地址:192.168.0.92

l         目标物理地址:00:00:00:00:00:00

l         目标IP地址:192.168.0.208

ARP回应包和RARP的包类似,我们在这里就不再重复说明。                                

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