專利名稱：Arp工作過程展現(xiàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地址解析協(xié)議工作過程的展現(xiàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，使用TCP/IP協(xié)議棧的以太網(wǎng)技術(shù)正在被越來越多地應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。在實(shí)際工作過程中，需要在32位的IP地址和采用不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的硬件物理地址之間提供一個(gè)動(dòng)態(tài)映射，才能使通信得以順利進(jìn)行。ARP協(xié)議的功能就是實(shí)現(xiàn)IP地址與以太網(wǎng)物理地址之間的轉(zhuǎn)換，即通過目標(biāo)設(shè)備的IP地址，查詢目標(biāo)設(shè)備的物理地址。掌握ARP協(xié)議的工作過程是掌握以太網(wǎng)(包含TCP/IP協(xié)議棧)實(shí)現(xiàn)其通信工作過程的基礎(chǔ)。尤其目前采用以太網(wǎng)(包含TCP協(xié)議棧)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)越來越廣泛，當(dāng)開發(fā)者開發(fā)基于以太網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，ARP協(xié)議是不可或缺的基本協(xié)議，這就需要對ARP協(xié)議的每一步都有深入的了解。然而，一般這一映射過程都是由系統(tǒng)內(nèi)核自動(dòng)完成，對用戶完全透明，這就使其工作過程不可見。如何通過實(shí)驗(yàn)的手段對ARP協(xié)議的工作過程進(jìn)行展現(xiàn)，目前尚無文獻(xiàn)介紹。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種ARP工作過程展現(xiàn)系統(tǒng)，從而把ARP協(xié)議的工作過程直觀展示出來。它由主節(jié)點(diǎn)1、一號從節(jié)點(diǎn)2、二號從節(jié)點(diǎn)3和三號從節(jié)點(diǎn)4共同組成一個(gè)以太網(wǎng)，以上四個(gè)節(jié)點(diǎn)均包括以下硬件裝置微處理器A、鍵盤B、以太網(wǎng)控制器C、以太網(wǎng)接口單元D、緩存存儲器E和顯示單元F；其中主節(jié)點(diǎn)1操作者用來設(shè)置主節(jié)點(diǎn)1的以太網(wǎng)物理地址和IP地址，編寫ARP請求報(bào)文，主節(jié)點(diǎn)1自動(dòng)將操作者構(gòu)造好的ARP請求報(bào)文封裝成廣播類型的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，通過數(shù)據(jù)總線寫入主節(jié)點(diǎn)1的以太網(wǎng)控制器C中的發(fā)送緩沖區(qū)中，并將該報(bào)文通過主節(jié)點(diǎn)1的以太網(wǎng)接口單元D以廣播的形式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中；一號從節(jié)點(diǎn)2、二號從節(jié)點(diǎn)3和三號從節(jié)點(diǎn)4操作者設(shè)置一號從節(jié)點(diǎn)2、二號從節(jié)點(diǎn)3和三號從節(jié)點(diǎn)4的以太網(wǎng)物理地址和IP地址，判斷從以太網(wǎng)接收到的ARP請求報(bào)文是否是請求自己的物理地址，僅保留請求自己物理地址的ARP請求報(bào)文，并做出相應(yīng)回復(fù)；主節(jié)點(diǎn)1接收一號從節(jié)點(diǎn)2、二號從節(jié)點(diǎn)3或三號從節(jié)點(diǎn)4所回復(fù)的ARP請求報(bào)文，并從中提取一號從節(jié)點(diǎn)2、二號從節(jié)點(diǎn)3或三號從節(jié)點(diǎn)4的物理地址，更新主節(jié)點(diǎn)1內(nèi)的緩存存儲器E，所述緩存存儲器E存儲著最近期的IP地址到硬件地址之間的映射紀(jì)錄，主節(jié)點(diǎn)1將緩存存儲器中的內(nèi)容顯示在顯示單元F上。
使用本發(fā)明的操作者通過對主節(jié)點(diǎn)1、一號從節(jié)點(diǎn)2、二號從節(jié)點(diǎn)3和三號從節(jié)點(diǎn)4的操作，手動(dòng)生成以太網(wǎng)物理地址、IP地址和ARP請求報(bào)文，并通過顯示單元的直觀反映主節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn)之間協(xié)議的工作過程，用戶可以深刻的理解ARP協(xié)議工作原理和過程。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是主節(jié)點(diǎn)1、一號從節(jié)點(diǎn)2、二號從節(jié)點(diǎn)3或三號從節(jié)點(diǎn)4的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明的操作流程示意圖，圖4是本發(fā)明一號從節(jié)點(diǎn)2、二號從節(jié)點(diǎn)3和三號從節(jié)點(diǎn)4中的程序顯示界面示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1至圖4具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式由主節(jié)點(diǎn)1、一號從節(jié)點(diǎn)2、二號從節(jié)點(diǎn)3和三號從節(jié)點(diǎn)4共同組成一個(gè)以太網(wǎng)，以上四個(gè)節(jié)點(diǎn)均包括以下硬件裝置微處理器A、鍵盤B、以太網(wǎng)控制器C、以太網(wǎng)接口單元D、緩存存儲器E和顯示單元F；其中主節(jié)點(diǎn)1操作者用來設(shè)置主節(jié)點(diǎn)1的以太網(wǎng)物理地址和IP地址，編寫ARP請求報(bào)文，主節(jié)點(diǎn)1自動(dòng)將操作者構(gòu)造好的ARP請求報(bào)文封裝成廣播類型的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，通過數(shù)據(jù)總線寫入主節(jié)點(diǎn)1的以太網(wǎng)控制器C中的發(fā)送緩沖區(qū)中，并將該報(bào)文通過主節(jié)點(diǎn)1的以太網(wǎng)接口單元D以廣播的形式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中；一號從節(jié)點(diǎn)2、二號從節(jié)點(diǎn)3和三號從節(jié)點(diǎn)4操作者設(shè)置一號從節(jié)點(diǎn)2、二號從節(jié)點(diǎn)3和三號從節(jié)點(diǎn)4的以太網(wǎng)物理地址和IP地址，判斷從以太網(wǎng)接收到的ARP請求報(bào)文是否是請求自己的物理地址，僅保留請求自己物理地址的ARP請求報(bào)文；并做出相應(yīng)回復(fù)；主節(jié)點(diǎn)l接收一號從節(jié)點(diǎn)2、二號從節(jié)點(diǎn)3或三號從節(jié)點(diǎn)4所回復(fù)的ARP請求報(bào)文，并從中提取一號從節(jié)點(diǎn)2、二號從節(jié)點(diǎn)3或三號從節(jié)點(diǎn)4的物理地址，更新主節(jié)點(diǎn)1內(nèi)的緩存存儲器E，所述緩存存儲器E存儲著最近期的IP地址到硬件地址之間的映射紀(jì)錄，主節(jié)點(diǎn)1將緩存存儲器E中的內(nèi)容顯示在顯示單元上。
本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)ARP工作過程實(shí)驗(yàn)方法的步驟如下啟動(dòng)系統(tǒng)并進(jìn)行系統(tǒng)初始化101；配置主節(jié)點(diǎn)1的通信參數(shù)102；配置所有從節(jié)點(diǎn)的通信參數(shù)103；在主節(jié)點(diǎn)1的提示下構(gòu)造ARP請求104；按下主節(jié)點(diǎn)1的“啟動(dòng)發(fā)送按鍵”105；在從節(jié)點(diǎn)N(用戶選擇的其中一個(gè)從節(jié)點(diǎn))顯示單元提示下，構(gòu)造ARP應(yīng)答106；按下從節(jié)點(diǎn)N的啟動(dòng)發(fā)送按鍵107；主節(jié)點(diǎn)提示后，選擇察看ARP緩存108。
步驟102實(shí)現(xiàn)配置主節(jié)點(diǎn)的通信參數(shù)的步驟如下通過鍵盤對通信參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。即在主節(jié)點(diǎn)1顯示單元的提示下，對主節(jié)點(diǎn)l的以太網(wǎng)物理地址和IP地址進(jìn)行配置。配置完成后，主節(jié)點(diǎn)顯示單元會顯示“主節(jié)點(diǎn)的物理地址是XX.XX.XX.XX.XX.XX；IP地址是XX.XX.XX.XX”；步驟103配置從節(jié)點(diǎn)的通信參數(shù)的步驟如下對從節(jié)點(diǎn)2、從節(jié)點(diǎn)3、從節(jié)點(diǎn)4的物理地址和IP地址進(jìn)行配置，物理地址和IP地址不能與其它節(jié)點(diǎn)重復(fù)。配置完成后，從節(jié)點(diǎn)的顯示單元會分別顯示“從節(jié)點(diǎn)的物理地址是XX.XX.XX.XX.XX.XX；IP地址是XX.XX.XX.XX”；步驟104在主節(jié)點(diǎn)1中構(gòu)造ARP請求的步驟如下主節(jié)點(diǎn)l顯示單元提示“準(zhǔn)備構(gòu)造ARP請求……”，用戶通過主節(jié)點(diǎn)1的鍵盤，準(zhǔn)備在系統(tǒng)的提示下構(gòu)造ARP請求系統(tǒng)提示“輸入硬件類型……”，填入“0X0001”，表示硬件地址是以太網(wǎng)地址；接下來系統(tǒng)提示“輸入?yún)f(xié)議類型……”，填入“0X0800”，表示IP地址；接下來系統(tǒng)提示“請輸入硬件地址長度……”，填入“0X06”，表明物理地址長度為6個(gè)字節(jié)；接下來系統(tǒng)提示“輸入?yún)f(xié)議地址長度”，填入“0X04”，表明IP地址長度為4個(gè)字節(jié)；接下來系統(tǒng)提示“請輸入操作類型……”，填入“0X0001”，表明現(xiàn)在構(gòu)造的是ARP請求；接下來系統(tǒng)提示“請輸入源物理地址”，輸入本節(jié)點(diǎn)物理地址；接下來系統(tǒng)提示“請輸入源IP地址”，輸入本節(jié)點(diǎn)IP地址；接下來系統(tǒng)會提示“目的以太網(wǎng)地址自動(dòng)填充……”，這一步不需要用戶填充。最后系統(tǒng)提示“請輸入目的IP地址”，用戶選擇任意從節(jié)點(diǎn)(這個(gè)從節(jié)點(diǎn)稱為從節(jié)點(diǎn)N)中的IP地址填入。每一個(gè)步驟中，系統(tǒng)自動(dòng)判斷用戶輸入數(shù)據(jù)的合法性，對于不合法的填充，系統(tǒng)將提示用戶重新填充。
步驟105按下主節(jié)點(diǎn)1的發(fā)送按鈕后通過軟件實(shí)施如下操作按下啟動(dòng)發(fā)送按鍵后，主節(jié)點(diǎn)1自動(dòng)將用戶構(gòu)造好的ARP請求封裝成廣播類型以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，通過數(shù)據(jù)總線寫入以太網(wǎng)控制器(RTL8019AS芯片)中的發(fā)送緩沖區(qū)中。然后，啟動(dòng)“發(fā)送”命令，將該報(bào)文通過以太網(wǎng)接口模塊以廣播的形式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中。
步驟106中，當(dāng)步驟105操作完成后，ARP請求以廣播的形式發(fā)向每一個(gè)從節(jié)點(diǎn)。所有從節(jié)點(diǎn)首先判斷該ARP請求報(bào)文是否在請求自己的物理地址。如果是，那么系統(tǒng)把該報(bào)文交給ARP模塊進(jìn)行下一步處理。否則，系統(tǒng)將該請求報(bào)文丟棄，同時(shí)利用顯示單元提示“收到ARP請求，丟棄！”。從節(jié)點(diǎn)N(用戶請求的從節(jié)點(diǎn))中ARP模塊對該ARP請求處理如下。
首先系統(tǒng)將收到完整的ARP請求顯示在顯示單元上，并提示“請用戶完成如下工作(1)用以太網(wǎng)源地址替換以太網(wǎng)目的地址；(2)用自己的物理地址替換收到的ARP請求報(bào)文中的以太網(wǎng)源地址字段；(3)更改報(bào)文中操作標(biāo)志字段，將其設(shè)置為2(表示ARP應(yīng)答)?！苯缑嫒鐖D4所示。用戶利用鍵盤直接選擇相應(yīng)的字段，然后按照要求更改。完成上述操作后，選擇“確定”；系統(tǒng)自動(dòng)判斷用戶構(gòu)造的ARP應(yīng)答合法性。如果不合法，系統(tǒng)重復(fù)該步驟。
步驟107按下從節(jié)點(diǎn)N的發(fā)送按鈕后通過軟件實(shí)施如下操作按下啟動(dòng)發(fā)送按鍵后，從節(jié)點(diǎn)N自動(dòng)將用戶構(gòu)造好的ARP應(yīng)答通過數(shù)據(jù)總線寫入以太網(wǎng)控制器(RTL8019AS芯片)中的發(fā)送緩沖區(qū)中(不需要封裝成以太網(wǎng)幀格式，因?yàn)槭且呀?jīng)封裝好的)。然后，啟動(dòng)“發(fā)送”命令，將該報(bào)文通過以太網(wǎng)接口模塊發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中；步驟108中，當(dāng)主節(jié)點(diǎn)1收到ARP應(yīng)答后，將ARP應(yīng)答報(bào)文交給ARP模塊進(jìn)行處理。ARP模塊主要進(jìn)行如下工作(1)提取從節(jié)點(diǎn)N的物理地址，更新ARP緩存(ARP緩存用來存儲最近期IP地址到硬件地址之間的映射紀(jì)錄，每一項(xiàng)映射在ARP緩存中生存時(shí)間這里為1個(gè)小時(shí))；(2)顯示單元提示“是否查詢ARP緩存？”選擇確定后，系統(tǒng)將ARP緩存中的內(nèi)容顯示在屏幕上。
整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程可以重復(fù)進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.ARP工作過程展現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于它由主節(jié)點(diǎn)(1)、一號從節(jié)點(diǎn)(2)、二號從節(jié)點(diǎn)(3)和三號從節(jié)點(diǎn)(4)共同組成一個(gè)以太網(wǎng)，以上四個(gè)節(jié)點(diǎn)均包括以下硬件裝置微處理器(A)、鍵盤(B)、以太網(wǎng)控制器(C)、以太網(wǎng)接口單元(D)、緩存存儲器(E)和顯示單元(F)；其中主節(jié)點(diǎn)(1)操作者用來設(shè)置主節(jié)點(diǎn)(1)的以太網(wǎng)物理地址和IP地址，編寫ARP請求報(bào)文，主節(jié)點(diǎn)(1)自動(dòng)將操作者構(gòu)造好的ARP請求報(bào)文封裝成廣播類型的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，通過數(shù)據(jù)總線寫入主節(jié)點(diǎn)(1)的以太網(wǎng)控制器(C)中的發(fā)送緩沖區(qū)中，并將該報(bào)文通過主節(jié)點(diǎn)(1)的以太網(wǎng)接口單元(D)以廣播的形式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中；一號從節(jié)點(diǎn)(2)、二號從節(jié)點(diǎn)(3)和三號從節(jié)點(diǎn)(4)操作者設(shè)置一號從節(jié)點(diǎn)(2)、二號從節(jié)點(diǎn)(3)和三號從節(jié)點(diǎn)(4)的以太網(wǎng)物理地址和IP地址，判斷從以太網(wǎng)接收到的ARP請求報(bào)文是否是請求自己的物理地址，僅保留請求自己物理地址的ARP請求報(bào)文，并做出相應(yīng)回復(fù)；主節(jié)點(diǎn)(1)接收一號從節(jié)點(diǎn)(2)、二號從節(jié)點(diǎn)(3)或三號從節(jié)點(diǎn)(4)所回復(fù)的ARP請求報(bào)文，并從中提取一號從節(jié)點(diǎn)(2)、二號從節(jié)點(diǎn)(3)或三號從節(jié)點(diǎn)(4)的物理地址，更新主節(jié)點(diǎn)(1)內(nèi)的緩存存儲器，所述緩存存儲器(E)存儲著最近期的IP地址到硬件地址之間的映射紀(jì)錄，主節(jié)點(diǎn)(1)將緩存存儲器(E)中的內(nèi)容顯示在顯示單元(F)上。
全文摘要
ARP工作過程展現(xiàn)系統(tǒng)，本發(fā)明涉及一種地址解析協(xié)議工作過程的展現(xiàn)系統(tǒng)，從而把ARP協(xié)議的工作過程直觀展示出來。它由主節(jié)點(diǎn)、一號從節(jié)點(diǎn)、二號從節(jié)點(diǎn)和三號從節(jié)點(diǎn)共同組成一個(gè)以太網(wǎng)，操作者設(shè)置主節(jié)點(diǎn)的以太網(wǎng)物理地址和IP地址，編寫ARP請求報(bào)文，并將該報(bào)文以廣播的形式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中；操作者設(shè)置一號從節(jié)點(diǎn)、二號從節(jié)點(diǎn)和三號從節(jié)點(diǎn)的以太網(wǎng)物理地址和IP地址，判斷從以太網(wǎng)接收到的ARP請求報(bào)文是否是請求自己的物理地址，僅保留請求自己物理地址的ARP請求報(bào)文，并做出相應(yīng)回復(fù)；主節(jié)點(diǎn)從回復(fù)的ARP請求報(bào)文中提取一號從節(jié)點(diǎn)、二號從節(jié)點(diǎn)或三號從節(jié)點(diǎn)的物理地址，更新主節(jié)點(diǎn)內(nèi)的緩存存儲器，將緩存存儲器中的內(nèi)容顯示。
文檔編號H04L12/56GK101094228SQ20071007257
公開日2007年12月26日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者佟為明, 劉勇, 林景波, 裴斐, 趙晶 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)