ARP C数据结构

地址解析协议（ARP）是TCP/IP网络中用于将网络地址（如IPv4地址）解析成物理地址（如以太网的MAC地址）的协议。在C语言中，表示ARP报文的数据结构是理解和实现ARP功能的基础。本文将详细介绍ARP报文的数据结构，并展示如何在C语言中定义这些结构。

1. ARP报文结构概述
   ARP报文用于在网络中询问某个IP地址对应的MAC地址。一个典型的ARP报文包含以下主要字段：

硬件类型（Hardware Type）：标识网络接口类型，例如以太网是1。
协议类型（Protocol Type）：标识要映射的协议地址类型，对于IPv4是0x0800。
硬件地址长度（Hardware Address Length）：硬件地址（如MAC地址）的长度。
协议地址长度（Protocol Address Length）：协议地址（如IPv4地址）的长度。
操作码（Opcode）：标识ARP报文是请求（1）还是响应（2）。
发送方硬件地址（Sender Hardware Address）：发送ARP报文设备的MAC地址。
发送方协议地址（Sender Protocol Address）：发送ARP报文设备的IP地址。
目标硬件地址（Target Hardware Address）：目标设备的MAC地址（在ARP请求中通常为0，因为正在查询这个地址）。
目标协议地址（Target Protocol Address）：目标设备的IP地址。
2. C语言中定义ARP数据结构
在C语言中，我们可以使用struct关键字来定义一个结构体，用于表示ARP报文。以下是一个示例：
#include <stdint.h>

typedef struct arp_header {
uint16_t htype; // 硬件类型
uint16_t ptype; // 协议类型
uint8_t hlen; // 硬件地址长度
uint8_t plen; // 协议地址长度
uint16_t operation; // 操作码
uint8_t sender_mac[6]; // 发送方硬件地址
uint8_t sender_ip[4]; // 发送方协议地址
uint8_t target_mac[6]; // 目标硬件地址
uint8_t target_ip[4]; // 目标协议地址
} arp_header_t;
3. ARP报文的封装和解析
在网络编程中，经常需要封装和解析ARP报文。以下是封装一个ARP请求报文的示例：
#include <string.h>

void create_arp_request(arp_header_t *arp, const uint8_t *sender_mac, const uint8_t *sender_ip, const uint8_t *target_ip) {
memset(arp, 0, sizeof(arp_header_t));

// 设置ARP报文的固定字段
arp->htype = htons(1);       // 以太网
arp->ptype = htons(0x0800);   // IPv4
arp->hlen = 6;               // MAC地址长度
arp->plen = 4;               // IPv4地址长度
arp->operation = htons(1);   // ARP请求

// 复制发送方和目标方的地址
memcpy(arp->sender_mac, sender_mac, 6);
memcpy(arp->sender_ip, sender_ip, 4);
memcpy(arp->target_ip, target_ip, 4);

}
解析ARP报文时，我们通常从网络接口接收到的数据包中提取ARP报文，并根据ARP数据结构来访问各个字段：
void parse_arp(const arp_header_t *arp) {
printf(“ARP Operation: %s\n”,
(ntohs(arp->operation) == 1) ? “Request” : “Reply”);

printf("Sender MAC: ");
for (int i = 0; i < 6; i++) {
    printf("%02x", arp->sender_mac[i]);
    if (i < 5) printf(":");
}
printf("\n");

printf("Sender IP: %d.%d.%d.%d\n",
       arp->sender_ip[0],
       arp->sender_ip[1],
       arp->sender_ip[2],
       arp->sender_ip[3]);

printf("Target MAC: ");
for (int i = 0; i < 6; i++) {
    printf("%02x", arp->target_mac[i]);
    if (i < 5) printf(":");
}
printf("\n");

printf("Target IP: %d.%d.%d.%d\n",
       arp->target_ip[0],
       arp->target_ip[1],
       arp->target_ip[2],
       arp->target_ip[3]);

}
4. 注意事项
在定义ARP数据结构时，需要注意字节对齐和网络字节序的问题。使用htons和ntohs函数来处理16位值的网络字节序。
ARP报文通常封装在以太网帧中，因此在实际编程中，需要考虑以太网帧的头部。
安全性：ARP报文可以被伪造，导致ARP欺骗攻击。在实现时，应考虑安全措施，如使用ARP注入保护、动态ARP检查等。