报文分析技术在计算机网络教学中的有效运用

刘晓霞

摘  要：伴随着科技的不断发展，互联网时代悄然来临，计算机网络进入了社会的每个领域之中，网络技术的逐步成熟也使得计算机网络技术在教育研究领域有了新的发展。在我国，绝大部分的中等院校、高等院校已经开始了对计算机网络教学的运用和探索。学校内首先添加了大量计算机基础设施，校内搭建了并联互联网的校园网络，为计算机网络教学的实施提供了良好的环境。新兴的计算网络教学中，增加了个性化、互动性、共享性和实时性的特点。教师在新兴的教学模式中，通过自己对课程的讲解激发学生的学习兴趣和增加学生的知识维度，培养学生自主学习的能力。计算机网络课程教学是以学生为主体，教师为辅助的教学模式，在其开展进行中也在不断的发现问题、解决问题、创新进步。

關键词：报文分析技术;计算机网络教学;运用

计算机网络的出现实现了资源的共享和信息的传递，是计算机专业和互联网工程专业的金牌课程，全面系统的介绍了数据通信的基本概念和计算机互联网的基本原理和普遍应用。其中覆盖的知识领域宽广，课程内容包括计算机网络概述、网络基础知识、数据通信技术、计算机网络体系结构、网络互连和接入设备、局域网技术、广域网技术等。教师重点围绕WireShark报文分析软件展开计算机网络课程的教学，对比大量的实际数据分析纵观计算机网络的发展，让学生通过数据分析和软件实际操作从理论和实践两方面学习课程，全面深化计算机网络技术的学习。

一、ARP协议案例

1.ARP协议工作原理

ARP（Address Resolution Protocol）协议，即地址解析协议，是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。ARP协议是互联网工程的重要学习任务，其概念解释较为抽象，以下将其简述。

假设主机甲（212.156.3.9）、主机乙（153.198.3.7），通过主机甲（212.156.3.9）向主机乙（153.198.3.7）发送数据，发送数据前主机甲会查找内部的ARP缓存表（相互对应的存放IP地址和MAC地址关系）中排查目的主机的IP地址是否留有储存。一般情况下出现两种可能，ARP缓存表中有对应的IP地址或者没有。当出现前者情况时，由目的主机的IP地址可对应得到目的主机的MAC地址。在数据发送过程中就可以在Ethernet帧结构中直接输入目的主机的MAC地址，完成任务;当出现后者情况时，主机甲就会向网络发送ARP请求报文，目的MAC地址是“FF-FF-FF-FF-FF-FF”，此时同一网段内的所有主机都将广播“153.198.3.7的MAC地址是什么”，该ARP询问只允许主机乙接收广播后向主机甲做出回应“153.198.3.7的MAC地址是00-0C-KL-61-59-19”。通过这样，主机甲获得主机乙的MAC地址，再向主机乙发送数据报文了。同时，主机甲自动保留储存主机乙的IP地址，实时更新，便捷下一次任务作业。当同网段的其他主机回应了主机甲的ARP请求报文时，同样主机甲也会在内部的ARP缓存表中保存对方主机的IP地址和MAC地址的对应关系。主机的ARP缓存表储存会主动删除一定时间内未使用过的表中的行数据，大大优化了ARP缓存表的储存空间，加快搜索速度。

2.WireShark抓包流程

启动WireShark软件，点击主界面“CaptureOptions”选项，选择网络适配器的监听模式为混杂模式（PromiscuousMode）。选定网卡并开始抓包，点击”start”button，实时捕获网络数据报文。在互联网中，以管理员身份运行“命令行提示符”，依次输入arp–d命令、ping命令，完成清除缓存和产生ARP请求报文和响应报文操作。最后过滤出所有捕获的ARP报文。

3.WinPcap开发框架

（1）操作步骤

调动程序，选取合适的网络适配器，WinPcap默认将发送接收报文绑定特定的网络适配器。系统内部将自动监测选择绑定的网络适配器是否正确，进行二次确认过后，才会获得对应网络适配器的IP地址和MAC地址，正式开始作业运用。WinPcap的运行分成两个核心工作线程，分别负责发送ARP请求数据报文及接收ARP数据报文，分工合理，运行高效。

（2）框架结构

教学任务教师从构建ARP数据帧头部结构、Ethernet帧头部结构和最后封装结构出发，指导学生独立完成框架的构建为主要任务，熟练运用计算机网络。

（3）核心函数

ARP报文的捕获和分析大量运用了填充ARP数据帧、发送ARP数据帧、接收ARP响应帧、解析ARP数据帧内容的4个核心操作函数。首先构建主机的对应结构，获取指定网卡句柄后使用API完成ARP数据帧填充和ARP数据帧发送。然后运用WireShark抓包实现数据的捕获，特别注意设定只接收目的主机的ARP数据帧，提高工作效率，回应相应数据帧给主线程，通知其更新界面，解析数据后得到分析内容。

结语：

综上所述，在计算机网络知识的教学过程中，协议分析软件以及WinPcap网络编程的教学内容比较枯燥和晦涩难懂，而通过新形势的教学，借助丰富的案例讲述协议分析软件以及WinPcap网络编程的概念框架，以生动有趣、简易明了的教学激发学生的学习兴趣，中和传统教学方式的不足，为计算机网络课程先打下一定的理论基础，使得学生在后续的学习操作过程中稳健前行。

参考文献：

[1]张兰芳，年梅，张书芳.计算机网络“服务+协议”实验教学探索[J].计算机系统应用，2014，23（06）：11-16.

[2]刘广钟，高军，刘旻，李吉彬.报文分析技术在计算机网络教学中的应用[J].计算机教育，2014（01）：76-80.

（工作单位：青岛酒店管理职业技术学院）