ARP協議淺析（1）：緣起
下一章：ARP協議淺析（2）：協議分析
（關心技術的朋友可以跳過）
朝花夕拾
一直想寫一個局域網IP查看工具，用來查詢一個局域網的以使用的IP地址。畢業一年多了，仍然牽掛着這個網絡小工具。當時由於水平有限未能完成，8月底正好有這個時間，於是花了一個星期的時間，終於完成了。其間的一些體會寫出來和大家分享。此文適合於對TCP/IP協議有所瞭解和具有一定編程基礎的朋友。
IP地址衝突
2002年筆者所在宿舍樓開通校園網，大家無比興奮，但是很快煩惱就來了。筆者所在宿舍樓共6層，計算機多達400多臺(可能還要多一些)，而只分配了一個C類IP段，254個IP地址，IP地址太少了，IP地址衝突非常激烈。
“瓜分之”
最初大家很早起牀打開計算機來佔住IP地址，那時候晚上是停電的。所以每天IP地址都要在早上重新被“瓜分”。有個哥們每天早上起來推電閘，搞得大家覺都睡得不好。僧多粥少，實屬無奈。
宿舍裏有好幾臺電腦，於是先佔住IP的同志有義務爲後面的同志提供查詢義務，隨便設置一個IP，可能別人已經使用了。好在Window2000可以動態該IP地址，無需重啓。WinXP更強，修復一下可以恢復過來。Win98就沒有這麼幸運，經常被衝突死機，於是那個時候Win98就被大家無情的拋棄了。問題是：你可以改動IP設置，但是你並不知道那些IP沒有被其他機器使用。
那個時候，經常你下網不到一分鐘就會被別人佔住IP地址。如果是網絡遊戲，就慘了，裝備
撿不到，還可能被別的玩家砍死。不過筆者不玩網遊，所以體會不到他們的痛苦。
尋找空閒IP
Ping命令是一個最常見的工具。Ping命令不好用，一個一個的Ping，很浪費時間，沒有時效性。另外天網防火牆等軟件可以設置不響應Ping，所以很不準確。看着別人上網，自己設置一個IP衝突一個，真是鬱悶。如果有個工具可以準確的查看局域網的IP使用情況該多好啊！
當時在網上搜索了很久，發現了一個基於UDP協議的查看IP的程序，還有源代碼。效果改觀了很多，它使用一個獨立的線程發送，利用socket接受，缺點是天網可以屏蔽它。
當時開始思考這個問題，每臺機器的唯一不變的是網卡的物理地址即Mac地址，局域網到底是用什麼機制來實現IP地址到Mac的映射了，這可是通信的基本的問題！
因爲對網絡協議感興趣的原因，後來查閱很多種資料，包括RFC的英文文檔，用代理在國外的找的，該文檔介紹各種於網絡相關的標準，有各種協議的規範。我知道了一些ARP(Address Resolution Protocol，地址解析協議)方面的知識，後面介紹詳細這個協議。
不久，真的出現了這麼一個小軟件。據說是這棟樓的一個VC高手寫的，看到這個東西的只需要輸入一個查詢範圍如202.4.151.1-202.4.151.254它就會快速的查詢IP地址的使用情況。當時看不到源代碼，佩服了半天。不過有一點可以肯定，它使用的是ARP協議，用到了多線程。
當時筆者僅僅知道一些網絡協議，沒有編過Winsock方面的程序，多線程也很弱。但當時就想寫一個工具，苦於知識經驗缺乏，以後有機會要寫一個類似的小工具。
峯迴路轉
大概3個月後，學校調查後採取了措施，擴大了IP的範圍，幾乎每臺一個IP。問題不復存在了，想編寫一個IP-MAC查詢的工具的念頭從此沉底。
舊“情”復燃
之後又發生了很多情。考程序員，做畢業設計，工作，再換工作…從機械設計回到軟件開發。加班，學習，學習，加班…日子過得真快。
《深入淺出MFC》《Windows核心編程》《Windows網絡編程技術》看了很長時間了，漸漸的領悟了一些東西，多線程也沒有那麼懼怕了。特別是有個項目涉及到了UDP多點傳輸，當時把socket深入的看了幾章，調試了幾個這個方面的程序，對這個模型熟悉起來。感覺有足夠的知識來寫這個東西了。
現在終於有了時間，也感覺自己有這個實力了，但還沒有想到具體怎麼寫？到網上搜所（在前人的基礎上有所超越），於是找到了幾篇關於ARP的文章，下面的兩篇是其一。同時也開始接觸Row Socket(原始套接字)，研究Sniffer（嗅探器）。當時想，Ping的時候，如果不知道相應的IP地址的MAC地址該如何處理，只能還是回到ARP協議，對了上層協議必須建立在下層協議的基礎上工作！Row Socket雖然原始，卻只能到網絡層，而ARP協議在鏈路層工作，因爲在網線或設備識別的只能是MAC地址，同時它不是物理層。
WinPcap利器
武俠世界盛傳：“真氣所至，草木皆爲利器”。
在查找Row Socket資料時，發現了WinPcap庫，得知一些網絡工具是基於它開發的，於是着手研究WinPcap庫。通過閱讀幫助文檔和練習裏面的例子，逐漸對它有了深入認識。它經封裝了對設備的操作，可以直接發送鏈路層的包。其實，只要你瞭解了各種包格式，你就可以實現ISO/OSI的各個協議層的功能！OK，WinPcap能夠實現ARP協議的應用，剩下的就是設計編碼。
真氣是ARP工作原理和流程，草木就是具體程序的代碼。當然沒有必要從頭做起，利用成熟的庫可以事半功倍。
實踐
WinPcap的參考幫助文檔是Web格式的，沒有索引(不如MSDN方便)。
筆者也沒有徹底研究，涉及到的代碼，有較爲詳細的註釋。
首先參考了《手把手教你玩轉ARP包》，作者提供了詳細的代碼，講的也很詳細，於是沒有花多少時間就看明白了。但是作者的工程是用VS2003寫的，但沒有說在哪個Window版本上通過，估計上Win2000，轉換到VC6的工程後，在WinXP上卻沒有提到的arp緩衝條目增加的情況。
這個問題困擾了兩天，最後發現之前下載的文章《詳談調用WinPcap驅動寫arp多功能工具》有收發arp包的功能。這個例子離筆者的需要很近。該代碼是console工程，必須改造成MFC App。這倒不是很難。簡單的設計了界面，具體實現需要的就是時間。
前後用了一個星期，利用別人的間隙時間使用電腦，着實不方便。中間還有幾個細節問題，最後還是完成了，感覺不錯。
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