報(bào)文分析技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的有效運(yùn)用

劉曉霞

摘 ?要：伴隨著科技的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代悄然來(lái)臨，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入了社會(huì)的每個(gè)領(lǐng)域之中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐步成熟也使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在教育研究領(lǐng)域有了新的發(fā)展。在我國(guó)，絕大部分的中等院校、高等院校已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的運(yùn)用和探索。學(xué)校內(nèi)首先添加了大量計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施，校內(nèi)搭建了并聯(lián)互聯(lián)網(wǎng)的校園網(wǎng)絡(luò)，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實(shí)施提供了良好的環(huán)境。新興的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，增加了個(gè)性化、互動(dòng)性、共享性和實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)。教師在新興的教學(xué)模式中，通過(guò)自己對(duì)課程的講解激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和增加學(xué)生的知識(shí)維度，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)是以學(xué)生為主體，教師為輔助的教學(xué)模式，在其開(kāi)展進(jìn)行中也在不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、創(chuàng)新進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：報(bào)文分析技術(shù);計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué);運(yùn)用

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了資源的共享和信息的傳遞，是計(jì)算機(jī)專業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的金牌課程，全面系統(tǒng)的介紹了數(shù)據(jù)通信的基本概念和計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基本原理和普遍應(yīng)用。其中覆蓋的知識(shí)領(lǐng)域?qū)拸V，課程內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)互連和接入設(shè)備、局域網(wǎng)技術(shù)、廣域網(wǎng)技術(shù)等。教師重點(diǎn)圍繞WireShark報(bào)文分析軟件展開(kāi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)，對(duì)比大量的實(shí)際數(shù)據(jù)分析縱觀計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，讓學(xué)生通過(guò)數(shù)據(jù)分析和軟件實(shí)際操作從理論和實(shí)踐兩方面學(xué)習(xí)課程，全面深化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的學(xué)習(xí)。

一、ARP協(xié)議案例

1.ARP協(xié)議工作原理

ARP（Address Resolution Protocol）協(xié)議，即地址解析協(xié)議，是根據(jù)IP地址獲取物理地址的一個(gè)TCP/IP協(xié)議。ARP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)工程的重要學(xué)習(xí)任務(wù)，其概念解釋較為抽象，以下將其簡(jiǎn)述。

假設(shè)主機(jī)甲（212.156.3.9）、主機(jī)乙（153.198.3.7），通過(guò)主機(jī)甲（212.156.3.9）向主機(jī)乙（153.198.3.7）發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)前主機(jī)甲會(huì)查找內(nèi)部的ARP緩存表（相互對(duì)應(yīng)的存放IP地址和MAC地址關(guān)系）中排查目的主機(jī)的IP地址是否留有儲(chǔ)存。一般情況下出現(xiàn)兩種可能，ARP緩存表中有對(duì)應(yīng)的IP地址或者沒(méi)有。當(dāng)出現(xiàn)前者情況時(shí)，由目的主機(jī)的IP地址可對(duì)應(yīng)得到目的主機(jī)的MAC地址。在數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程中就可以在Ethernet幀結(jié)構(gòu)中直接輸入目的主機(jī)的MAC地址，完成任務(wù);當(dāng)出現(xiàn)后者情況時(shí)，主機(jī)甲就會(huì)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送ARP請(qǐng)求報(bào)文，目的MAC地址是“FF-FF-FF-FF-FF-FF”，此時(shí)同一網(wǎng)段內(nèi)的所有主機(jī)都將廣播“153.198.3.7的MAC地址是什么”，該ARP詢問(wèn)只允許主機(jī)乙接收廣播后向主機(jī)甲做出回應(yīng)“153.198.3.7的MAC地址是00-0C-KL-61-59-19”。通過(guò)這樣，主機(jī)甲獲得主機(jī)乙的MAC地址，再向主機(jī)乙發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文了。同時(shí)，主機(jī)甲自動(dòng)保留儲(chǔ)存主機(jī)乙的IP地址，實(shí)時(shí)更新，便捷下一次任務(wù)作業(yè)。當(dāng)同網(wǎng)段的其他主機(jī)回應(yīng)了主機(jī)甲的ARP請(qǐng)求報(bào)文時(shí)，同樣主機(jī)甲也會(huì)在內(nèi)部的ARP緩存表中保存對(duì)方主機(jī)的IP地址和MAC地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系。主機(jī)的ARP緩存表儲(chǔ)存會(huì)主動(dòng)刪除一定時(shí)間內(nèi)未使用過(guò)的表中的行數(shù)據(jù)，大大優(yōu)化了ARP緩存表的儲(chǔ)存空間，加快搜索速度。

2.WireShark抓包流程

啟動(dòng)WireShark軟件，點(diǎn)擊主界面“CaptureOptions”選項(xiàng)，選擇網(wǎng)絡(luò)適配器的監(jiān)聽(tīng)模式為混雜模式（PromiscuousMode）。選定網(wǎng)卡并開(kāi)始抓包，點(diǎn)擊”start”button，實(shí)時(shí)捕獲網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文。在互聯(lián)網(wǎng)中，以管理員身份運(yùn)行“命令行提示符”，依次輸入arp–d命令、ping命令，完成清除緩存和產(chǎn)生ARP請(qǐng)求報(bào)文和響應(yīng)報(bào)文操作。最后過(guò)濾出所有捕獲的ARP報(bào)文。

3.WinPcap開(kāi)發(fā)框架

（1）操作步驟

調(diào)動(dòng)程序，選取合適的網(wǎng)絡(luò)適配器，WinPcap默認(rèn)將發(fā)送接收?qǐng)?bào)文綁定特定的網(wǎng)絡(luò)適配器。系統(tǒng)內(nèi)部將自動(dòng)監(jiān)測(cè)選擇綁定的網(wǎng)絡(luò)適配器是否正確，進(jìn)行二次確認(rèn)過(guò)后，才會(huì)獲得對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)適配器的IP地址和MAC地址，正式開(kāi)始作業(yè)運(yùn)用。WinPcap的運(yùn)行分成兩個(gè)核心工作線程，分別負(fù)責(zé)發(fā)送ARP請(qǐng)求數(shù)據(jù)報(bào)文及接收ARP數(shù)據(jù)報(bào)文，分工合理，運(yùn)行高效。

（2）框架結(jié)構(gòu)

教學(xué)任務(wù)教師從構(gòu)建ARP數(shù)據(jù)幀頭部結(jié)構(gòu)、Ethernet幀頭部結(jié)構(gòu)和最后封裝結(jié)構(gòu)出發(fā)，指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成框架的構(gòu)建為主要任務(wù)，熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

（3）核心函數(shù)

ARP報(bào)文的捕獲和分析大量運(yùn)用了填充ARP數(shù)據(jù)幀、發(fā)送ARP數(shù)據(jù)幀、接收ARP響應(yīng)幀、解析ARP數(shù)據(jù)幀內(nèi)容的4個(gè)核心操作函數(shù)。首先構(gòu)建主機(jī)的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)，獲取指定網(wǎng)卡句柄后使用API完成ARP數(shù)據(jù)幀填充和ARP數(shù)據(jù)幀發(fā)送。然后運(yùn)用WireShark抓包實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的捕獲，特別注意設(shè)定只接收目的主機(jī)的ARP數(shù)據(jù)幀，提高工作效率，回應(yīng)相應(yīng)數(shù)據(jù)幀給主線程，通知其更新界面，解析數(shù)據(jù)后得到分析內(nèi)容。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的教學(xué)過(guò)程中，協(xié)議分析軟件以及WinPcap網(wǎng)絡(luò)編程的教學(xué)內(nèi)容比較枯燥和晦澀難懂，而通過(guò)新形勢(shì)的教學(xué)，借助豐富的案例講述協(xié)議分析軟件以及WinPcap網(wǎng)絡(luò)編程的概念框架，以生動(dòng)有趣、簡(jiǎn)易明了的教學(xué)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，中和傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程先打下一定的理論基礎(chǔ)，使得學(xué)生在后續(xù)的學(xué)習(xí)操作過(guò)程中穩(wěn)健前行。

參考文獻(xiàn)：

[1]張?zhí)m芳，年梅，張書(shū)芳.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)“服務(wù)+協(xié)議”實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2014，23（06）：11-16.

[2]劉廣鐘，高軍，劉旻，李吉彬.報(bào)文分析技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)教育，2014（01）：76-80.

（工作單位：青島酒店管理職業(yè)技術(shù)學(xué)院）