報文分析技術在計算機網絡教學中的有效運用

劉曉霞

摘 ?要：伴隨著科技的不斷發展，互聯網時代悄然來臨，計算機網絡進入了社會的每個領域之中，網絡技術的逐步成熟也使得計算機網絡技術在教育研究領域有了新的發展。在我國，絕大部分的中等院校、高等院校已經開始了對計算機網絡教學的運用和探索。學校內首先添加了大量計算機基礎設施，校內搭建了并聯互聯網的校園網絡，為計算機網絡教學的實施提供了良好的環境。新興的計算網絡教學中，增加了個性化、互動性、共享性和實時性的特點。教師在新興的教學模式中，通過自己對課程的講解激發學生的學習興趣和增加學生的知識維度，培養學生自主學習的能力。計算機網絡課程教學是以學生為主體，教師為輔助的教學模式，在其開展進行中也在不斷的發現問題、解決問題、創新進步。

關鍵詞：報文分析技術;計算機網絡教學;運用

計算機網絡的出現實現了資源的共享和信息的傳遞，是計算機專業和互聯網工程專業的金牌課程，全面系統的介紹了數據通信的基本概念和計算機互聯網的基本原理和普遍應用。其中覆蓋的知識領域寬廣，課程內容包括計算機網絡概述、網絡基礎知識、數據通信技術、計算機網絡體系結構、網絡互連和接入設備、局域網技術、廣域網技術等。教師重點圍繞WireShark報文分析軟件展開計算機網絡課程的教學，對比大量的實際數據分析縱觀計算機網絡的發展，讓學生通過數據分析和軟件實際操作從理論和實踐兩方面學習課程，全面深化計算機網絡技術的學習。

一、ARP協議案例

1.ARP協議工作原理

ARP（Address Resolution Protocol）協議，即地址解析協議，是根據IP地址獲取物理地址的一個TCP/IP協議。ARP協議是互聯網工程的重要學習任務，其概念解釋較為抽象，以下將其簡述。

假設主機甲（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）發送數據，發送數據前主機甲會查找內部的ARP緩存表（相互對應的存放IP地址和MAC地址關系）中排查目的主機的IP地址是否留有儲存。一般情況下出現兩種可能，ARP緩存表中有對應的IP地址或者沒有。當出現前者情況時，由目的主機的IP地址可對應得到目的主機的MAC地址。在數據發送過程中就可以在Ethernet幀結構中直接輸入目的主機的MAC地址，完成任務;當出現后者情況時，主機甲就會向網絡發送ARP請求報文，目的MAC地址是“FF-FF-FF-FF-FF-FF”，此時同一網段內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“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，再向主機乙發送數據報文了。同時，主機甲自動保留儲存主機乙的IP地址，實時更新，便捷下一次任務作業。當同網段的其他主機回應了主機甲的ARP請求報文時，同樣主機甲也會在內部的ARP緩存表中保存對方主機的IP地址和MAC地址的對應關系。主機的ARP緩存表儲存會主動刪除一定時間內未使用過的表中的行數據，大大優化了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，選擇網絡適配器的監聽模式為混雜模式（PromiscuousMode）。選定網卡并開始抓包，點擊”start”button，實時捕獲網絡數據報文。在互聯網中，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，完成清除緩存和產生ARP請求報文和響應報文操作。最后過濾出所有捕獲的ARP報文。

3.WinPcap開發框架

（1）操作步驟

調動程序，選取合適的網絡適配器，WinPcap默認將發送接收報文綁定特定的網絡適配器。系統內部將自動監測選擇綁定的網絡適配器是否正確，進行二次確認過后，才會獲得對應網絡適配器的IP地址和MAC地址，正式開始作業運用。WinPcap的運行分成兩個核心工作線程，分別負責發送ARP請求數據報文及接收ARP數據報文，分工合理，運行高效。

（2）框架結構

教學任務教師從構建ARP數據幀頭部結構、Ethernet幀頭部結構和最后封裝結構出發，指導學生獨立完成框架的構建為主要任務，熟練運用計算機網絡。

（3）核心函數

ARP報文的捕獲和分析大量運用了填充ARP數據幀、發送ARP數據幀、接收ARP響應幀、解析ARP數據幀內容的4個核心操作函數。首先構建主機的對應結構，獲取指定網卡句柄后使用API完成ARP數據幀填充和ARP數據幀發送。然后運用WireShark抓包實現數據的捕獲，特別注意設定只接收目的主機的ARP數據幀，提高工作效率，回應相應數據幀給主線程，通知其更新界面，解析數據后得到分析內容。

結語：

綜上所述，在計算機網絡知識的教學過程中，協議分析軟件以及WinPcap網絡編程的教學內容比較枯燥和晦澀難懂，而通過新形勢的教學，借助豐富的案例講述協議分析軟件以及WinPcap網絡編程的概念框架，以生動有趣、簡易明了的教學激發學生的學習興趣，中和傳統教學方式的不足，為計算機網絡課程先打下一定的理論基礎，使得學生在后續的學習操作過程中穩健前行。

參考文獻：

[1]張蘭芳，年梅，張書芳.計算機網絡“服務+協議”實驗教學探索[J].計算機系統應用，2014，23（06）：11-16.

[2]劉廣鐘，高軍，劉旻，李吉彬.報文分析技術在計算機網絡教學中的應用[J].計算機教育，2014（01）：76-80.

（工作單位：青島酒店管理職業技術學院）