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實驗七 ARP 協定分析

實驗七 ARP 協定分析. 實驗目的 明瞭 ARP （ Address Resolution Protocol; 位址解析協定） 的工作原理 解析 ARP 協定下封包資料傳送格式. 綱要. ARP 位址解析協定 RARP 和 Proxy ARP ARP Request 與 ARP Reply ARP Cache ARP 封包格式 ARP 演算法 ARP 的運作方式 動態 ARP 解析 靜態 ARP 解析. ARP 位址解析協定 1/5.

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實驗七 ARP 協定分析

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Presentation Transcript

  1. 實驗七 ARP協定分析 實驗目的 明瞭ARP（Address Resolution Protocol;位址解析協定） 的工作原理 解析ARP協定下封包資料傳送格式

  2. 綱要 • ARP位址解析協定 • RARP和Proxy ARP • ARP Request與ARP Reply • ARP Cache • ARP封包格式 • ARP演算法 • ARP的運作方式 • 動態ARP解析 • 靜態ARP解析 企業網路-黃文聰 老師

  3. ARP位址解析協定 1/5 • 在網際網路中只有網路區段的分別，並無區域網路、網際網路、 無線網路的區別，而網路區段在邏輯上的定義為網路號相同，在實際上則為ARP封包可以廣播的到。ARP負責的是由IP位址尋找網路卡實體位址(MAC)，因為真正的網路連線發生在資料鏈結層需要雙方的實體位址，而更高層的連線均為虛擬連線。 • ARP並非網際網路專屬協定，且除非有ARP Proxy機制(代替其它機器的IP位址做出回應)存在，否則ARP僅在網路第二層用廣播方式傳遞，所以ARP會限制在區域網路內操作，區域網路內的所有裝置大多有一個ARP表格(ARP Table)存放於ARP快取記憶體(ARP Cache)之中，記錄著同一個區域網路中各裝置的IP位址和MAC位址的對應，加速ARP的處理。 企業網路-黃文聰 老師

  4. ARP位址解析協定 2/5 • 目前網際網路上通用的TCP/IP 協定，需要一種能夠在任何情況下不論網路中任何特定節點的狀況如何，讓資訊隨時能由任何一點傳到另一點所發展出的一套網路協定，而這套網路協定即是ARP位址解析協定。 • ARP （Address Resolution Protocol；位址解析協定）主要被設計用於以OSI model第三層位址（IP address）求得第二層位址（MAC 位址），負責的是在IP位址和網路卡實體位址（MAC）之間的轉換，常將TCP/IP當作一個協定來看。主機的作業系統會依照封包目地IP 位址與本機之子網路遮罩（subnet mask）值進行運算，以判斷封包目地IP是否與本機同屬一個子網路。ARP協定是一個非常重要且使用頻繁的協定，在任何一個TCP/IP 的連線被建立之前，都必需經由ARP 協定取得目地主機之MAC位址。 企業網路-黃文聰 老師

  5. ARP位址解析協定： 對應關係模型 3/5 • 圖中顯示OSI 參考模型與TCP/IP協定的對應關係。 企業網路-黃文聰 老師

  6. ARP位址解析協定： ARP的工作原理(一) 4/5 • 當機器送出一個TCP/IP封包時，會確認目的地址是否屬於同一個網路，如果是屬於同一個網路，會接著檢查ARP表格有沒有對方的IP位址和MAC位址對應，如果有，就直接將封包傳到該MAC位址。 • 如果在ARP表格上找不到對方的對應，則會向網路發出一個ARP Request廣播封包查詢對方的MAC位址，這個封包會包含發送端的MAC位址資料。 • 當網路上的機器接聽到該廣播時，都會檢查IP欄位是否和自己的一致，如果不是會忽略；如果是，就會先將發送端的MAC位址和IP位址資料更新到自己的ARP表格，然後再回應一個ARP Reply封包給對方，當發送端接到ARP Reply之後，也會更新自己的ARP表格，然後就可以用此記錄來進行傳送，否則宣告傳送失敗。 企業網路-黃文聰 老師

  7. ARP位址解析協定： ARP的工作原理(二) 5/5 • ARP跨越不同網路的過程；先檢查封包是否是寄給本地網路，如果不是，就把它送給路由器。如果ARP表格還沒有路由器的記錄，可以利用ARP Request來進行更新。接著路由器會判斷下一個路由器的MAC位址，然後再把封包傳出去。當封包傳到目的地的路由器，該路由器一樣會檢查ARP表格或利用ARP Request找到目的主機的MAC。最後將封包傳給目的IP位址。 企業網路-黃文聰 老師

  8. RARP和Proxy ARP • 當我們從MAC位址反向查詢IP位址的一些系統服務時，可以利用RARP（Reverse ARP）功能來完成。例如無磁碟（diskless）工作站使用BOOT ROM來登入網路，一開始它並不知道自己的IP位址是什麼，所以它可以先送出一個RARP的封包，假如在網路上有其它主機被設定成可以回答RARP的查詢，並且知道它的IP位址，即可對它做出回應，這樣一來，無磁碟工作站也就知道自己的IP位址。 企業網路-黃文聰 老師

  9. ARP Request與ARP Reply • ARP運作僅由ARP request（ARP 查詢）與ARP reply（ARP 回應）兩種封包所組成，假設A裝置要傳送IP封包給B裝置，雖然A裝置知道B裝置的IP位址，但是不知道B裝置的MAC位址，因此必須先利用ARP取得B裝置的MAC位址。ARP request封包在資料連結層是封裝成廣播封包，所以區域網路上的每一個裝置都會處理此一封包。ARP request除了包含A裝置本身的IP址址與MAC位址外，也會記錄所要解析對象的IP位址，即B裝置的IP位址。 企業網路-黃文聰 老師

  10. ARP Request與ARP Reply • A電腦傳送ARP request封包給區域網路上的所有電腦（雖然只有要詢問電腦B而已）。 企業網路-黃文聰 老師

  11. ARP Request與ARP Reply • 區域網路內的所有裝置都會處理ARP request的封包，並與本身的IP位址比對，判斷出自己是否為此request所要解析的對象，B裝置為ARP request的解析對象，因此只有B裝置會產生回應的ARP reply。 企業網路-黃文聰 老師

  12. 動態ARP解析：查詢動態ARP 1/6 • 利用arp –a指令查詢本機是否有動態ARP 企業網路-黃文聰 老師

  13. ARP Cache • 在ARP解析過程中，由於ARP request為資料連結層的廣播封包，如果經常出現，勢必造成區域網路的沉重負擔。為了避免這個問題，便加入了cache的設計。它是將網路裝置的IP位址／MAC位址記錄在本機電腦，以加快位址解析的過程，因此，只有在cache中找不到符合的記錄時，才會發出ARP request的廣播封包。 ARP Cache中所包含的記錄 ： • 動態記錄(Dynamic)：動態的entry，均有存活時間（Life Time）限制，當存活時間到了之後，系統會自動將其刪除。 • 靜態記錄(Static)：靜態的entry，無存活時間限制，必需藉助作業系統命令列以arp –s 指令加入。 企業網路-黃文聰 老師

  14. ARP 封包格式1/4 • ARP封包主要是紀錄IP與MAC的相關資料，其包含的欄位如下： 企業網路-黃文聰 老師

  15. ARP 封包格式：封包說明(一) 2/4 • Hardware Type：長度 2 Bytes，代表發送端主機網路卡的類型，若硬體類型為乙太網路，則此欄位值為1。 • Protocol Type：長度 2 Bytes， 說明網路層所使用的協定，若欄位值為0800（16進位），則表示協定採用IP位址進行定址。 • Hardware Address Length （HLEN）：長度 1 Bytes，對硬體位址的長度作定義，欄位值以BYTE為單位。例如乙太網路的MAC位址長度6 Byte，此欄欄位值即為6。Protocol Address Length（PLEN）：長度為1 Byte，網路層協定所使用的位址長度，以BYTE為單位。若Protocol Type為（IP），由於IP位址長度為4 Bytes ，因此本欄位值為4。Operation：長度為2 Bytes，指定ARP封包的類型，最常見的即是Request與Reply兩種類型，欄位值分別為1、2。 企業網路-黃文聰 老師

  16. ARP 封包格式：封包說明(二) 3/4 • Sender Hardware Address：ARP封包來源端的MAC位址。以乙太網路為例，即為6 Bytes的MAC位址。 • Sender Protocol Address：ARP封包來源端所用協定的位址。以IP為例，即為4 Bytes的IP位址。 • Target Hardware Address：ARP封包目的端的MAC位址。以乙太網路為例，即為6 Bytes的MAC位址。若是ARP request封包，則本欄位址為00-00-00-00-00-00。 • Target Protocol Address：ARP封包目的端所用協定的位址。以IP為例，即為4 Bytes的IP位址。 • ARP封包的長度：ARP封包的長度並不固定，要視網路層與資料連結層的位址長度。 企業網路-黃文聰 老師

  17. ARP 封包格式：Ethernet frame封包 4/4 • ARP封包是被包裹於IP封包後再包裹在Ethernet frame內傳送，其封包格式如圖所示。 企業網路-黃文聰 老師

  18. ARP演算法 1/2 • 網際網路工程工作小組（Internet Engineering Task Force，IETF）在文件RFC 826中定義ARP 的主要功能。簡要來說：當一部主機收到ARP（含ARP request 及ARP reply）封包時，首先判斷本機是否支援封包所列之Hardware Protocol（如Ethernet）及Netwrok Protocol（如 IP 協定），若否，則不理會該封包；若是，則會將封包發送者的 IP 與 MAC 位址新增（或修改）填入本機之 ARP table 中；最後再判斷如果所收到的是 ARP request 封包，且封包之目地為本機時，則會產生一個 ARP reply 封包，將本機 IP 與 MAC位址回傳給發送者。 企業網路-黃文聰 老師

  19. ARP演算法：ARP演算法詳解圖 2/2 企業網路-黃文聰 老師

  20. ARP的運作方式 • ARP是被用來IP位址查詢其相對應的網路實體位址（MAC位址），其運作方式如圖所示。首先主機A（163.15.2.1）網際層發送出ARP Request（163.15.2.4）的訊息給網路存取層，網路存取層之MAC層（Ethernet層）再將ARP Request訊息包裝在Ethernet訊框內，並廣播在網路上。網路上（區域網路內）所有主機接收到廣播訊框再拆解訊框。 企業網路-黃文聰 老師

  21. 動態ARP解析：新增動態ARP • 新增一組動態ARP，用ping指令指定一個想要增為動態ARP的IP位址 企業網路-黃文聰 老師

  22. 動態ARP解析：設定過濾條件 • Ethernet-> EV2 ->ARP 企業網路-黃文聰 老師

  23. 動態ARP解析：擷取ARP協定封包後結果 目前收集的封包 企業網路-黃文聰 老師

  24. 靜態ARP解析：將動態ARP改為靜態ARP 1/4 • 將動態ARP轉換成靜態ARP先增加一個動態ARP再用arp –s指令來成為靜態ARP。 將網路卡MAC與IP對應 企業網路-黃文聰 老師

  25. 靜態ARP解析：設定過濾條件2/4 • 開啟監測程式輸入監測IP位址以及選擇協定及80port 企業網路-黃文聰 老師

  26. 靜態ARP解析：設定ARP監測規則(二) 3/4 • 輸入監測規則，選擇上一步驟的新增程式再用or連結ARP。 企業網路-黃文聰 老師

  27. 靜態ARP解析：靜態ARP顯示 4/4 • 顯示ARP傳送封包 因為靜態ARP所以不會出現如動態ARP一樣顯示出請求及回覆的紀錄出現。 企業網路-黃文聰 老師

  28. 靜態ARP解析：擷取ARP協定封包後結果 目前收集的封包 企業網路-黃文聰 老師

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