实验一 wireshark基本操作及ARP协议分析
1、熟悉并掌握Wireshark的基本使用；
3、分析以太网帧，MAC地址和ARP协议。
与因特网连接的计算机，操作系统为Windows，安装有Wireshark、IE等软件。
下载地址：https://www.wireshark.org/#download
注意操作系统版本，特别是32位操作系统和64位操作系统的区别。
安装时选择默认设置即可。
要深入理解网络协议，需要观察它们的工作过程并使用它们，即观察两个协议实体之间交换的报文序列，探究协议操作的细节，使协议实体执行某些动作，观察这些动作及其影响。这种观察可以在仿真环境下或在因特网这样的真实网络环境中完成。
观察正在运行的协议实体间交换报文的基本工具被称为分组嗅探器（packet sniffer），又称分组捕获器。顾名思义，分组嗅探器捕获（嗅探）你的计算机发送和接收的报文。
图1显示了一个分组嗅探器的结构。
图1
图1右边是计算机上正常运行的协议和应用程序（如：Web浏览器和FTP客户端）。分组嗅探器（虚线框中的部分）主要有两部分组成：第一是分组捕获器，其功能是捕获计算机发送和接收的每一个链路层帧的拷贝；第二个组成部分是分组分析器，其作用是分析并显示协议报文所有字段的内容（它能识别目前使用的各种网络协议）。
Wireshark是一种可以运行在Windows, UNIX, Linux等操作系统上的分组嗅探器，是一个开源免费软件。
运行Wireshark程序时，其图形用户界面如图2所示。最初，各窗口中并无数据显示。Wireshark的界面主要有五个组成部分：
图2
命令菜单（command menus）：命令菜单位于窗口的最顶部，是标准的下拉式菜单。
协议筛选框（display filter specification）：在该处填写某种协议的名称，Wireshark据此对分组列表窗口中的分组进行过滤，只显示你需要的分组。
捕获分组列表（listing of captured packets）：按行显示已被捕获的分组内容，其中包括：分组序号、捕获时间、源地址和目的地址、协议类型、协议信息说明。单击某一列的列名，可以使分组列表按指定列排序。其中，协议类型是发送或接收分组的最高层协议的类型。
分组首部明细（details of selected packet header）：显示捕获分组列表窗口中被选中分组的首部详细信息。包括该分组的各个层次的首部信息，需要查看哪层信息，双击对应层次或单击该层最前面的“＋”即可。
分组内容窗口（packet content）：分别以十六进制（左）和ASCII码（右）两种格式显示被捕获帧的完整内容。
（1）查看自己的IP地址和MAC地址。Windows系统用命令提示符查看，在运行中输入CMD，或在开始菜单“Windows附件”/“Windows系统”中打开命令提示符。在命令提示符中输入ipconfig -all，查看本机物理地址和IP地址。MAC系统在系统更偏好设置-网络-选择已连接网络查看本机物理地址和IP地址。
（2）启动wireshark软件，选择准备捕获数据包的网卡接口。
（3）过几秒钟后停止捕获，观察捕获到的数据包。
（4）在过滤条件中，选择查看自己IP地址发出的数据包，使用过滤条件“ip.src==步骤2中查看到的IP地址”，并在数据包详情窗口查看源MAC地址是否是步骤2中查看到的本机的物理地址。
（5）重新设置过滤条件，选择查看由自己MAC地址接收的数据包，使用过滤条件“eth.dst == 步骤2中查看到的物理地址”（ 注意地址内16进制以冒号隔开），并在数据包详情窗口查看目的IP地址是否是自己的IP地址。
（6）思考：
（1）在命令提示符输入arp，查看arp工具的参数。输入arp –a，查看本地的arp缓存表，并记录下表（不够可添加行）：
| Internet地址 | 物理地址 | 类型 |
ARP的包减少了
（4）运行wireshark抓包分析工具，开始进行捕获，捕获前或者捕获中运行arp –d清除arp缓存表然后在命令提示符输入“ping 网关地址”，过一段时间后停止捕获，观察捕获到的数据包。
说明：很多时候不需要“ping 网关地址”，系统很快也会自动运行ARP协议，获得网关物理地址。因此往往在删除缓存表后再查看缓存表时，会发现网关的ARP项目仍然存在。
（5）在过滤栏中，设置过滤条件为arp数据包。
（6）查看从本机mac地址发出的arp数据包，查看捕获数据包的第一个分组的链路层帧结构及arp协议分组结构，截图并记录下表。
| 目的MAC地址 | 源MAC地址 | 类型 | |||||
| 90:e7:10:b8:13:3e | c8:d9:d2:19:fe:c8 | ARP | |||||
| 硬件类型 | 上层协议类型 | MAC长度 | IP长度 | 操作类型 | |||
| Ethernet(1) | IPv4 | 6 | 4 | Request(1) | |||
| 源MAC地址 | 源IP地址 | ||||||
| c8:d9:d2:19:fe:c8 | 10.0.132.22 | ||||||
| 目的MAC地址 | 目的IP地址 | ||||||
| 90:e7:10:b8:13:3e | 10.0.132.254 | ||||||
根据捕获的数据包信息思考并回答以下问题：
90:e7:10:b8:13:3e 目的主机收到了该ARP请求之后，会发送一个ARP应答，里面包含了目的主机的MAC地址。
硬件类型：该字段2个字节，用于表明ARP分组是跑在什么类型的网络上的，例如如果是我们最常用的以太网值是1。
协议类型：该字段2个字节，用于表明使用ARP分组的上层协议是什么类型，例如如果是我们最常用的IPv4协议值是32。
操作类型：该字段2个字节，用于表明该ARP分组的类型。现在已经有的类型只有2中：ARP请求（值是1），ARP应答（值是2）
| 目的MAC地址 | 源MAC地址 | 类型 | |||||
| c8:d9:d2:19:fe:c8 | 90:e7:10:b8:13:3e | ARP | |||||
| 硬件类型 | 上层协议类型 | MAC长度 | IP长度 | 操作类型 | |||
| Ethernet(1) | IPv4 | 6 | 4 | Request(2) | |||
| 源MAC地址 | 源IP地址 | ||||||
| 90:e7:10:b8:13:3e | 10.0.132.254 | ||||||
| 目的MAC地址 | 目的IP地址 | ||||||
| c8:d9:d2:19:fe:c8 | 10.0.132.22 | ||||||
根据捕获的数据包信息回答以下问题：
主机发送给本机
Request(1)→Request(2)
源IP地址和MAC地址与目的IP地址和MAC地址交换
（6）思考：请根据今天实验的所有实验结果
在以太网中，一个主机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。所谓“地址解析”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。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。
1、每个主机都会有自己的ARP缓存区中建立一个ARP列表，以表示IP地址和MAC地址之间的对应关系
2、当源主机要发送数据时，首先检测ARP列表中是否对应IP地址的目的主机的MAC地址。如果有，则直接发送数据，如果没有，就向本网段的所有主机发送ARP数据包。
3、当本网络的所有主机收到该ARP数据包时，首先检查数据包中的IP地址是否是自己的IP地址，如果不是，则忽略该数据包，如果是，则首先从数据包中取出源主机的IP和mac地址写入到ARP列表中，如果以存在，则覆盖。然后将自己的mac地址写入arp响应包中，告诉源主机自己是它想要找的mac地址。
4、源主机收到ARP响应包后，将目的主机的IP和mac地址写入arp列表，并利用此信息发送数据如果源主机一直没有收到arp响应数据包，表示arp查询失败。
1. 假冒ARP应答
2. 点对点的假冒查询
3. 自动定时ARP欺骗
4. 对网关的干扰
5. 推测ARP解析时间
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