专利名称：Arp工作过程展现系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地址解析协议工作过程的展现系统。
背景技术：
目前，使用TCP/IP协议栈的以太网技术正在被越来越多地应用于工业现场。在实际工作过程中，需要在32位的IP地址和采用不同网络技术的硬件物理地址之间提供一个动态映射，才能使通信得以顺利进行。ARP协议的功能就是实现IP地址与以太网物理地址之间的转换，即通过目标设备的IP地址，查询目标设备的物理地址。掌握ARP协议的工作过程是掌握以太网(包含TCP/IP协议栈)实现其通信工作过程的基础。尤其目前采用以太网(包含TCP协议栈)的工业控制网络已经越来越广泛，当开发者开发基于以太网技术的网络时，ARP协议是不可或缺的基本协议，这就需要对ARP协议的每一步都有深入的了解。然而，一般这一映射过程都是由系统内核自动完成，对用户完全透明，这就使其工作过程不可见。如何通过实验的手段对ARP协议的工作过程进行展现，目前尚无文献介绍。
发明内容
本发明的目的是提供一种ARP工作过程展现系统，从而把ARP协议的工作过程直观展示出来。它由主节点1、一号从节点2、二号从节点3和三号从节点4共同组成一个以太网，以上四个节点均包括以下硬件装置微处理器A、键盘B、以太网控制器C、以太网接口单元D、缓存存储器E和显示单元F；其中主节点1操作者用来设置主节点1的以太网物理地址和IP地址，编写ARP请求报文，主节点1自动将操作者构造好的ARP请求报文封装成广播类型的以太网数据帧，通过数据总线写入主节点1的以太网控制器C中的发送缓冲区中，并将该报文通过主节点1的以太网接口单元D以广播的形式发送到网络中；一号从节点2、二号从节点3和三号从节点4操作者设置一号从节点2、二号从节点3和三号从节点4的以太网物理地址和IP地址，判断从以太网接收到的ARP请求报文是否是请求自己的物理地址，仅保留请求自己物理地址的ARP请求报文，并做出相应回复；主节点1接收一号从节点2、二号从节点3或三号从节点4所回复的ARP请求报文，并从中提取一号从节点2、二号从节点3或三号从节点4的物理地址，更新主节点1内的缓存存储器E，所述缓存存储器E存储着最近期的IP地址到硬件地址之间的映射纪录，主节点1将缓存存储器中的内容显示在显示单元F上。
使用本发明的操作者通过对主节点1、一号从节点2、二号从节点3和三号从节点4的操作，手动生成以太网物理地址、IP地址和ARP请求报文，并通过显示单元的直观反映主节点与从节点之间协议的工作过程，用户可以深刻的理解ARP协议工作原理和过程。
图1是本发明的系统结构示意图，图2是主节点1、一号从节点2、二号从节点3或三号从节点4的结构示意图，图3是本发明的操作流程示意图，图4是本发明一号从节点2、二号从节点3和三号从节点4中的程序显示界面示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一下面结合图1至图4具体说明本实施方式。本实施方式由主节点1、一号从节点2、二号从节点3和三号从节点4共同组成一个以太网，以上四个节点均包括以下硬件装置微处理器A、键盘B、以太网控制器C、以太网接口单元D、缓存存储器E和显示单元F；其中主节点1操作者用来设置主节点1的以太网物理地址和IP地址，编写ARP请求报文，主节点1自动将操作者构造好的ARP请求报文封装成广播类型的以太网数据帧，通过数据总线写入主节点1的以太网控制器C中的发送缓冲区中，并将该报文通过主节点1的以太网接口单元D以广播的形式发送到网络中；一号从节点2、二号从节点3和三号从节点4操作者设置一号从节点2、二号从节点3和三号从节点4的以太网物理地址和IP地址，判断从以太网接收到的ARP请求报文是否是请求自己的物理地址，仅保留请求自己物理地址的ARP请求报文；并做出相应回复；主节点l接收一号从节点2、二号从节点3或三号从节点4所回复的ARP请求报文，并从中提取一号从节点2、二号从节点3或三号从节点4的物理地址，更新主节点1内的缓存存储器E，所述缓存存储器E存储着最近期的IP地址到硬件地址之间的映射纪录，主节点1将缓存存储器E中的内容显示在显示单元上。
本发明的系统实现ARP工作过程实验方法的步骤如下启动系统并进行系统初始化101；配置主节点1的通信参数102；配置所有从节点的通信参数103；在主节点1的提示下构造ARP请求104；按下主节点1的“启动发送按键”105；在从节点N(用户选择的其中一个从节点)显示单元提示下，构造ARP应答106；按下从节点N的启动发送按键107；主节点提示后，选择察看ARP缓存108。
步骤102实现配置主节点的通信参数的步骤如下通过键盘对通信参数进行设置。即在主节点1显示单元的提示下，对主节点l的以太网物理地址和IP地址进行配置。配置完成后，主节点显示单元会显示“主节点的物理地址是XX.XX.XX.XX.XX.XX；IP地址是XX.XX.XX.XX”；步骤103配置从节点的通信参数的步骤如下对从节点2、从节点3、从节点4的物理地址和IP地址进行配置，物理地址和IP地址不能与其它节点重复。配置完成后，从节点的显示单元会分别显示“从节点的物理地址是XX.XX.XX.XX.XX.XX；IP地址是XX.XX.XX.XX”；步骤104在主节点1中构造ARP请求的步骤如下主节点l显示单元提示“准备构造ARP请求……”，用户通过主节点1的键盘，准备在系统的提示下构造ARP请求系统提示“输入硬件类型……”，填入“0X0001”，表示硬件地址是以太网地址；接下来系统提示“输入协议类型……”，填入“0X0800”，表示IP地址；接下来系统提示“请输入硬件地址长度……”，填入“0X06”，表明物理地址长度为6个字节；接下来系统提示“输入协议地址长度”，填入“0X04”，表明IP地址长度为4个字节；接下来系统提示“请输入操作类型……”，填入“0X0001”，表明现在构造的是ARP请求；接下来系统提示“请输入源物理地址”，输入本节点物理地址；接下来系统提示“请输入源IP地址”，输入本节点IP地址；接下来系统会提示“目的以太网地址自动填充……”，这一步不需要用户填充。最后系统提示“请输入目的IP地址”，用户选择任意从节点(这个从节点称为从节点N)中的IP地址填入。每一个步骤中，系统自动判断用户输入数据的合法性，对于不合法的填充，系统将提示用户重新填充。
步骤105按下主节点1的发送按钮后通过软件实施如下操作按下启动发送按键后，主节点1自动将用户构造好的ARP请求封装成广播类型以太网数据帧，通过数据总线写入以太网控制器(RTL8019AS芯片)中的发送缓冲区中。然后，启动“发送”命令，将该报文通过以太网接口模块以广播的形式发送到网络中。
步骤106中，当步骤105操作完成后，ARP请求以广播的形式发向每一个从节点。所有从节点首先判断该ARP请求报文是否在请求自己的物理地址。如果是，那么系统把该报文交给ARP模块进行下一步处理。否则，系统将该请求报文丢弃，同时利用显示单元提示“收到ARP请求，丢弃！”。从节点N(用户请求的从节点)中ARP模块对该ARP请求处理如下。
首先系统将收到完整的ARP请求显示在显示单元上，并提示“请用户完成如下工作(1)用以太网源地址替换以太网目的地址；(2)用自己的物理地址替换收到的ARP请求报文中的以太网源地址字段；(3)更改报文中操作标志字段，将其设置为2(表示ARP应答)。”界面如图4所示。用户利用键盘直接选择相应的字段，然后按照要求更改。完成上述操作后，选择“确定”；系统自动判断用户构造的ARP应答合法性。如果不合法，系统重复该步骤。
步骤107按下从节点N的发送按钮后通过软件实施如下操作按下启动发送按键后，从节点N自动将用户构造好的ARP应答通过数据总线写入以太网控制器(RTL8019AS芯片)中的发送缓冲区中(不需要封装成以太网帧格式，因为是已经封装好的)。然后，启动“发送”命令，将该报文通过以太网接口模块发送到网络中；步骤108中，当主节点1收到ARP应答后，将ARP应答报文交给ARP模块进行处理。ARP模块主要进行如下工作(1)提取从节点N的物理地址，更新ARP缓存(ARP缓存用来存储最近期IP地址到硬件地址之间的映射纪录，每一项映射在ARP缓存中生存时间这里为1个小时)；(2)显示单元提示“是否查询ARP缓存？”选择确定后，系统将ARP缓存中的内容显示在屏幕上。
整个实验过程可以重复进行。
权利要求
1.ARP工作过程展现系统，其特征在于它由主节点(1)、一号从节点(2)、二号从节点(3)和三号从节点(4)共同组成一个以太网，以上四个节点均包括以下硬件装置微处理器(A)、键盘(B)、以太网控制器(C)、以太网接口单元(D)、缓存存储器(E)和显示单元(F)；其中主节点(1)操作者用来设置主节点(1)的以太网物理地址和IP地址，编写ARP请求报文，主节点(1)自动将操作者构造好的ARP请求报文封装成广播类型的以太网数据帧，通过数据总线写入主节点(1)的以太网控制器(C)中的发送缓冲区中，并将该报文通过主节点(1)的以太网接口单元(D)以广播的形式发送到网络中；一号从节点(2)、二号从节点(3)和三号从节点(4)操作者设置一号从节点(2)、二号从节点(3)和三号从节点(4)的以太网物理地址和IP地址，判断从以太网接收到的ARP请求报文是否是请求自己的物理地址，仅保留请求自己物理地址的ARP请求报文，并做出相应回复；主节点(1)接收一号从节点(2)、二号从节点(3)或三号从节点(4)所回复的ARP请求报文，并从中提取一号从节点(2)、二号从节点(3)或三号从节点(4)的物理地址，更新主节点(1)内的缓存存储器，所述缓存存储器(E)存储着最近期的IP地址到硬件地址之间的映射纪录，主节点(1)将缓存存储器(E)中的内容显示在显示单元(F)上。
全文摘要
ARP工作过程展现系统，本发明涉及一种地址解析协议工作过程的展现系统，从而把ARP协议的工作过程直观展示出来。它由主节点、一号从节点、二号从节点和三号从节点共同组成一个以太网，操作者设置主节点的以太网物理地址和IP地址，编写ARP请求报文，并将该报文以广播的形式发送到网络中；操作者设置一号从节点、二号从节点和三号从节点的以太网物理地址和IP地址，判断从以太网接收到的ARP请求报文是否是请求自己的物理地址，仅保留请求自己物理地址的ARP请求报文，并做出相应回复；主节点从回复的ARP请求报文中提取一号从节点、二号从节点或三号从节点的物理地址，更新主节点内的缓存存储器，将缓存存储器中的内容显示。
文档编号H04L12/56GK101094228SQ20071007257
公开日2007年12月26日 申请日期2007年7月27日 优先权日2007年7月27日
发明者佟为明, 刘勇, 林景波, 裴斐, 赵晶 申请人:哈尔滨工业大学