劉曉霞

摘 ?要：伴隨著科技的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)時代悄然來臨，計算機網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入了社會的每個領(lǐng)域之中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐步成熟也使得計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在教育研究領(lǐng)域有了新的發(fā)展。在我國，絕大部分的中等院校、高等院校已經(jīng)開始了對計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的運用和探索。學(xué)校內(nèi)首先添加了大量計算機基礎(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)，為計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實施提供了良好的環(huán)境。新興的計算網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，增加了個性化、互動性、共享性和實時性的特點。教師在新興的教學(xué)模式中，通過自己對課程的講解激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和增加學(xué)生的知識維度，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。計算機網(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，在其開展進(jìn)行中也在不斷的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、創(chuàng)新進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：報文分析技術(shù);計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué);運用

計算機網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)實現(xiàn)了資源的共享和信息的傳遞，是計算機專業(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算機互聯(lián)網(wǎng)的基本原理和普遍應(yīng)用。其中覆蓋的知識領(lǐng)域?qū)拸V，課程內(nèi)容包括計算機網(wǎng)絡(luò)概述、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、計算機網(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。教師重點圍繞WireShark報文分析軟件展開計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)，對比大量的實際數(shù)據(jù)分析縱觀計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，讓學(xué)生通過數(shù)據(jù)分析和軟件實際操作從理論和實踐兩方面學(xué)習(xí)課程，全面深化計算機網(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，以下將其簡述。

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

2.WireShark抓包流程

啟動WireShark軟件，點擊主界面“CaptureOptions”選項，選擇網(wǎng)絡(luò)適配器的監(jiān)聽模式為混雜模式（PromiscuousMode）。選定網(wǎng)卡并開始抓包，點擊”start”button，實時捕獲網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報文。在互聯(lián)網(wǎng)中，以管理員身份運行“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請求報文和響應(yīng)報文操作。最后過濾出所有捕獲的ARP報文。

3.WinPcap開發(fā)框架

（1）操作步驟

調(diào)動程序，選取合適的網(wǎng)絡(luò)適配器，WinPcap默認(rèn)將發(fā)送接收報文綁定特定的網(wǎng)絡(luò)適配器。系統(tǒng)內(nèi)部將自動監(jiān)測選擇綁定的網(wǎng)絡(luò)適配器是否正確，進(jìn)行二次確認(rèn)過后，才會獲得對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)適配器的IP地址和MAC地址，正式開始作業(yè)運用。WinPcap的運行分成兩個核心工作線程，分別負(fù)責(zé)發(fā)送ARP請求數(shù)據(jù)報文及接收ARP數(shù)據(jù)報文，分工合理，運行高效。

（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)生獨立完成框架的構(gòu)建為主要任務(wù)，熟練運用計算機網(wǎng)絡(luò)。

（3）核心函數(shù)

ARP報文的捕獲和分析大量運用了填充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個核心操作函數(shù)。首先構(gòu)建主機的對應(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。然后運用WireShark抓包實現(xiàn)數(shù)據(jù)的捕獲，特別注意設(shè)定只接收目的主機的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：

綜上所述，在計算機網(wǎng)絡(luò)知識的教學(xué)過程中，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，而通過新形勢的教學(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，以生動有趣、簡易明了的教學(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，為計算機網(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)操作過程中穩(wěn)健前行。

參考文獻(xiàn)：

[1]張?zhí)m芳，年梅，張書芳.計算機網(wǎng)絡(luò)“服務(wù)+協(xié)議”實驗教學(xué)探索[J].計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2014，23（06）：11-16.

[2]劉廣鐘，高軍，劉旻，李吉彬.報文分析技術(shù)在計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用[J].計算機教育，2014（01）：76-80.

（工作單位：青島酒店管理職業(yè)技術(shù)學(xué)院）