一种确定移动自组织网络中IP地址与MAC地址的方法

摘要

本发明属于移动自组织网络领域，具体涉及移动自组织网络所使用的网络层和数据链路层协议。本发明设计一种确定移动自组网中各节点对应的IP地址和MAC地址的方法，通过采集目标网络通信的数据包，对每个数据包进行追踪，找出每个数据包传送的路径，每个数据包的起点和终点都能确定发送方和接收方节点对应的MAC地址和IP地址。

说明书

技术领域

本发明属于移动自组织网络领域，具体涉及移动自组织网络所使用的网络层和数据链路层协议。 

背景技术

MAC（Media Access Control）地址用来定义网络设备的位置，由数据链路层负责MAC地址。IP地址是给每个连接在Internet上的主机分配的一个地址，由网络层负责IP地址。当一台主机连接到Internet中，该主机就获得一个IP地址，该IP地址和MAC地址可以作为这台主机的标识。 

对目标无线网络侦察，可以获得目标网络中的包，但不能向目标网络发送ARP包，即不能通过ARP解析获得某个MAC地址对应的IP地址。通过对侦察获得的每个数据包进行追踪，可以获知每个数据包经过的路径，这有助于对移动自组网进行流量分析，同时也可以完善网络拓扑结构。本专利提出一种确定移动自组网中各节点对应的MAC地址与IP地址的方法。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种确定移动自组网中各节点对应的MAC地址与IP地址的方法。 

本发明的目的通过如下步骤实现： 

S1、对目标网络进行数据包采集，对采集到的数据包进行筛选，舍弃目标网络中用于控制和管理的数据包，得到筛选后的数据包； 

S2、对S1所述的筛选后的数据包进行分析，提取每个筛选后的数据包的IP首部和数据链路层中的MAC地址放入结构体IPdata中，S1所述的数据包采集开始的前两分钟提取的数据存入链表IPheaderListbegin，S1所述的数据包采集结束前两分钟提取的数据存入链表IPheaderListend，S1所述的数据包采集剩下数据包提取的数据存入链表IPheaderList，其中，所述MAC地址包括MAC的源地址和目的地址； 

S3、取出S2中所述链表IPheaderList头指针P，P指向的节点记作IPDgn，其中，IPDgn为一次通信的源包，n为不为零的自然数； 

S4、取IPDgn的下一个数据包，记作IPDg（n+a），对IPDgn和IPDg（n+a）进行比较，若IPDgn和IPDg（n+a）代表同一个数据包，则执行S5，若IPDgn和IPDg（n+a）不为同一个数据包，则选取IPDg（n+a+1）重复执行S4，其中，数据包相同需要满足以下条件，条件包括：IPDgn中的目的MAC地址和IPDg（n+a）中的源MAC地址一致，IPDgn中的TTL值比IPDg（n+a）中的TTL值小，IPDgn中的源IP地址和IPDg（n+a）中的源IP地址一致， IPDgn中的目的IP地址和IPDg（n+a）中的目的IP地址一致,IPDgn中的检验和与IPDg（n+a）中的检验和相等，a为大于等于1的自然数，a小于链表长度； 

S5、认为IPDg是源包，IPDg（n+a）为终点包，则把IPDg中的源MAC地址和源IP地址作为地址对放入链表Addresses中，并把该地址对出现的次数加1，执行S3，若链表IPheaderList头指针指向链表尾，则结束。 

进一步地，S4所述检验和为IP首部检验和。 

进一步地，S4所述IPDgn和IPDg（n+a）不为同一个包，则抛弃IPDg（n+a）。 

进一步地，所述MAC地址可能对应一个或多个IP地址，认为出现次数最多的地址对是正确的。 

本发明的有益效果是：搜集移动自组织网络中通信的数据包，通过对每个包进行追踪，找出每个包经过的路径，根据经过的路径确定其数据包的起点和终点，由起点和终点的包确定节点对应的IP地址和MAC地址。 

附图说明

图1为IP协议首部字段。 

图2为一个基于AODV路由协议的移动自组网的拓扑图。 

图3为802.11协议帧格式中Frame control字段具体格式。 

具体实施方式

下面结合附图来说明本发明的具体实施方式： 

创建一个移动移动自组织网络，基于AODV路由协议实验平台，网络层采用IPv4协议，数据链路层采用802.11协议，通过互相发送ping命令产生数据。用Linux系统下Wireshark搜集数据，开启混杂模式（mon0），收集覆盖范围内的所有数据包。在Windows系统下，用Microsoft visual studio2008编写的程序对采集的数据进行分析。具体实施方式如下： 

步骤1、构建一个移动自组织网络，由四个节点组成直线型结构，见图2，采用基于AODV路由协议实验平台，网络层采用IPv4协议，数据链路层采用802.11协议，互相发送ping命令产生数据，用Linux系统下Wireshark搜集数据。 

步骤2、对收集的数据进行筛选。过滤掉目标网络中MAC帧是控制帧和管理帧，只保留MAC帧是Data类型或Data QoS类型、目的MAC地址是单播地址、目的IP地址是单播地址。在MAC帧头部Frame control字段（见图3）中，有种类和子类两部分，种类有控制帧(01)，管理帧(00)，数据帧(10)。Frame control字段低8位值记为macFrameType。若（macFrameType&0x0C)==0x08，则保留；否则都抛弃。 

步骤3、定义结构体IPdata，成员有：sourcemacaddress、destinationmacaddress、 version、headerlength、servicetype、totallength、identification、flag、fragmentoffset、TTL、protocol、checksum、sip、dip。定义链表IPmaptoMAC，每个元素成员有：macaddres、ipaddres、count。定义链表newIPmaptoMAC，成员有：MACaddress、IPaddress。提取筛选下来的数据包的IP首部和MAC地址（含源和目的），把所有字段分别放入结构体IPdata中，把该结构体作为一个元素存入链表IPheaderList中； 

步骤4、取链表IPheaderList的头结点，记为IPDg，令IPDg1=IPDg，把链表头指针pipdata移至下一位，且删除头结点。 

步骤5、若链表为空，执行步骤7；否则，读取表中下一个元素给IPDg2，有四个条件IPDg1.TTL比IPDg2.TTL大1、IPDg1.destinationmacaddress和IPDg2.sourcemacaddress相等、IPDg1.sip和IPDg2.sip相等、IPDg1.dip和IPDg2.dip相等，若其中有一个条件不满足，则跳转步骤5；否则，执行步骤6，。 

步骤6、用IPDg2.TTL替换IPDg1.TTL，根据IP首部校验和计算方法，重新计算IPDg1的检验和，记为sum_新。若sum_新≠IPDg2.checksum，则执行步骤5；否则，认为IPDg2为IPDg1的下一跳数据包，令IPDg1=IPDg2，并删除IPDg2这个节点，若IPDg2.TTL==0，则执行步骤7；否则，执行步骤5。 

步骤7、认为IPDg为源包，IPDg1为终点包。此时认为IPDg中源IP地址和源MAC地址是相对应的，IPDg1中目的IP地址和目的MAC地址是相对应的。把这两个地址对放入链表IPmaptoMAC中，若链表中已存在该地址对，则count++；若不存在，则count=1。若链表头指针pipdata指向空（NULL），则执行步骤8；否则，执行步骤4。 

步骤8、取链表IPmaptoMAC头结点，记为Address，并删除该节点。取链表IPmaptoMAC中所有与Address.macaddres相同的结点，认为count值最大时对应的链表元素中的地址对是正确的，记该链表元素为rightaddress。把rightaddress中的地址对放入链表newIPmaptoMAC中，并删除链表IPmaptoMAC中所有与Address.macaddres相同的结点。 

步骤9、若链表IPmaptoMAC为空，则结束；否则，执行步骤8。