ARP协议的基础知识
关于ARP协议的基础知识
1．ARP的工作原理
本来我不想在此重复那些遍地都是的关于ARP的基本常识，但是为了保持文章的完整性以及照顾初学者，我就再啰嗦一些文字吧，资深读者可以直接跳过此节。
我们都知道以太网设备比如网卡都有自己全球唯一的MAC地址，它们是以MAC地址来传输以太网数据包的，但是它们却识别不了我们IP包中的IP地址，所以我们在以太网中进行IP通信的时候就需要一个协议来建立IP地址与MAC地址的对应关系，以使IP数据包能发到一个确定的地方去。这就是ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)。
讲到此处，我们可以在命令行窗口中，输入
arp –a
来看一下效果，类似于这样的条目
210.118.45.100 00-0b-5f-e6-c5-d7 dynamic
就是我们电脑里存储的关于IP地址与MAC地址的对应关系，dynamic表示是临时存储在ARP缓存中的条目，过一段时间就会超时被删除(xp/2003系统是2分钟)。
这样一来，比如我们的电脑要和一台机器比如210.118.45.1通信的时候，它会首先去检查arp缓存，查找是否有对应的arp条目，如果没有，它就会给这个以太网络发ARP请求包广播询问210.118.45.1的对应MAC地址，当然，网络中每台电脑都会收到这个请求包，但是它们发现210.118.45.1并非自己，就不会做出相应，而210.118.45.1就会给我们的电脑回复一个ARP应答包，告诉我们它的MAC地址是xx-xx-xx-xx-xx-xx,于是我们电脑的ARP缓存就会相应刷新,多了这么一条：
210.118.45.1 xx-xx-xx-xx-xx-xx dynamic
为什么要有这么一个ARP缓存呢，试想一下如果没有缓存，我们每发一个IP包都要发个广播查询地址，岂不是又浪费带宽又浪费资源？
而且我们的网络设备是无法识别ARP包的真伪的，如果我们按照ARP的格式来发送数据包，只要信息有效计算机就会根据包中的内容做相应的反应.
试想一下,如果我们按照ARP响应包的相应的内容来刷新自己的ARP缓存中的列表，嘿嘿，那我们岂不是可以根据这点在没有安全防范的网络中玩些ARP包的小把戏了？在后面的文章里我就手把手来教你们如何填充发送ARP包，不过先别急，我们再继续学点基础知识^_^
2．ARP包的格式
既然我们要来做一个我们自己的ARP包，当然首先要学习一下ARP包的格式。
从网络底层看来，一个ARP包是分为两个部分的，前面一个是物理帧头，后面一个才是ARP帧。
首先，物理帧头，它将存在于任何一个协议数据包的前面，我们称之为DLC Header，因为这个帧头是在数据链路层构造的，并且其主要内容为收发双方的物理地址，以便硬件设备识别。
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DLC Header
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字段
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长度(Byte)
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默认值
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备注
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接收方MAC
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6
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广播时,为 ff-ff-ff-ff-ff-ff
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发送方MAC
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6
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Ethertype
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2
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0x0806
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0x0806是ARP帧的类型值
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图1 物理帧头格式
图1是需要我们填充的物理帧头的格式,我们可以看到需要我们填充的仅仅是发送端和接收端的物理地址罢了,是不是很简单呢?
接下来我们看一下ARP帧的格式.
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ARP Frame
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字段
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长度(Byte)
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默认值
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备注
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硬件类型
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2
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0x1
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以太网类型值
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上层协议类型
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2
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0x0800
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上层协议为IP协议
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MAC地址长度
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1
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0x6
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以太网MAC地址长度为 6
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IP地址长度
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1
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0x4
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IP地址长度为 4
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操作码
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2
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0x1表示ARP请求包,0x2表示应答包
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发送方MAC
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6
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发送方IP
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4
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接收方MAC
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6
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接收方IP
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4
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填充数据
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18
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因为物理帧最小长度为64字节,前面的42字节再加上4个CRC校验字节,还差18个字节
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图2 ARP帧格式
我们可以看到需要我们填充的同样也只是MAC,IP,再加上一个1或2的操作码而已。
3.ARP包的填充
1) 请求包的填充：
比如我们的电脑MAC地址为 aa-aa-aa-aa-aa-aa，IP为 192.168.0.1
我们想要查询 192.168.0.99的MAC地址，应该怎么来做呢？
首先填充DLC Header，通过前面的学习我们知道，想要知道某个计算机对应的MAC地址是要给全网发送广播的，所以接收方MAC肯定是 ffffffffffff，发送方MAC当然是自己啦，于是我们的DLC Header就填充完成了，如图，加粗的是我们要手动输入的值(当然我编的程序比较智能，会根据你选择的ARP包类型帮你自动填入一些字段，你一用便知^_^)。
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DLC Header
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字段
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长度(Byte)
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填充值
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|
接收方MAC
|
6
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ffffffffffff
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发送方MAC
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6
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aaaaaaaaaaaa
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Ethertype
|
2
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0x0806
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图3 ARP请求包中 DLC Header内容
接下来是ARP帧，请求包的操作码当然是 1,发送方的MAC以及IP当然填入我们自己的，然后要注意一下，这里的接收方IP填入我们要查询的那个IP地址，就是192.168.0.99了，而接收方MAC填入任意值就行，不起作用，于是，如图，
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ARP Frame
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字段
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长度(Byte)
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填充值
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硬件类型
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2
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1
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上层协议类型
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2
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0800
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MAC地址长度
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1
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6
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IP地址长度
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1
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4
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操作码
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2
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1
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发送方MAC
|
6
|
aaaaaaaaaaaa
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发送方IP
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4
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192.168.0.1
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接收方MAC
|
6
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任意值 xxxxxxxxxxxx
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接收方IP
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4
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192.168.0.99
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填充数据
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18
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0
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图4 ARP请求包中 ARP帧的内容
如果我们构造一个这样的包发送出去，如果 192.168.0.99存在且是活动的，我们马上就会收到一个192.168.0.99发来的一个响应包，我们可以查看一下我们的ARP缓存列表，是不是多了一项类似这样的条目：
192.168.0.99 bb-bb-bb-bb-bb-bb
是不是很神奇呢？
我们再来看一下ARP响应包的构造
2) 响应包的填充
有了前面详细的解说，你肯定就能自己说出响应包的填充方法来了吧，所以我就不细说了，列两个表就好了
比如说给 192.168.0.99（MAC为 bb-bb-bb-bb-bb-bb）发一个ARP响应包，告诉它我们的MAC地址为 aa-aa-aa-aa-aa-aa，就是如此来填充各个字段
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DLC Header
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字段
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长度(Byte)
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填充值
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|
接收方MAC
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6
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bbbbbbbbbbbb
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发送方MAC
|
6
|
aaaaaaaaaaaa
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Ethertype
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2
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0x0806
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图5 ARP响应包中 DLC Header内容
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ARP Frame
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字段
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长度(Byte)
|
填充值
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|
硬件类型
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2
|
1
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|
上层协议类型
|
2
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0800
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MAC地址长度
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1
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6
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IP地址长度
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1
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4
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操作码
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2
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2
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发送方MAC
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6
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aaaaaaaaaaaa
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发送方IP
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4
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192.168.0.1
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接收方MAC
|
6
|
bbbbbbbbbbbb
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|
接收方IP
|
4
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192.168.0.99
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填充数据
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18
|
0
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图6 ARP响应包中 ARP帧的内容
这样192.168.0.99的ARP缓存中就会多了一条关于我们192.168.0.1的地址映射。
