Linux 網路程式設計——原始套接字例項：MAC 地址掃描器
如果 A （192.168.1.1 ）向 B （192.168.1.2 ）傳送一個數據包，那麼需要的條件有 ip、port、使用的協議（TCP/UDP）之外還需要 MAC 地址，因為在乙太網資料包中 MAC 地址是必須要有的。那麼怎樣才能知道對方的 MAC 地址？答案是：它通過 ARP 協議來獲取對方的 MAC 地址。
ARP（Address Resolution Protocol，地址解析協議），是 TCP/IP 協議族中的一個，主要用於查詢指定 ip 所對應的的 MAC（通過 ip 找 MAC）。
請求方使用廣播來發送請求，應答方使用單播來回送資料。收到返回訊息後將該 IP 地址和實體地址存入本機 ARP 快取中並保留一定時間，下次請求時直接查詢 ARP 快取以節約資源。
以機器 A 獲取機器 B 的 MAC 為例，A 廣播發送一個 ARP 請求包，和 A 同在一個區域網的主機都會收到這個請求包，每個機器都會比較自己的 ip 和請求包的目的 ip 是不是一樣的，如果不一樣，就丟棄這個請求包，結果，只有 B 機器符合條件，B 機器單獨給 A 傳送 ARP 應答包，應答包帶上了 B 的 ip 所對應的 MAC 地址，當 A 收到這個應答包後，就把 B 的 ip 以及其對應的 MAC 地址存入本機 ARP 快取中。
在 Linux 檢視 ARP 快取表：arp
在 Windows 檢視 ARP 快取表：arp -a
ARP頭部
1、Dest MAC：目的 MAC 地址 2、Src MAC：源 MAC 地址 3、幀型別：0x0806 4、硬體型別：1（乙太網） 5、協議型別：0x0800（IP地址） 6、硬體地址長度：6 7、協議地址長度：4 8、OP：1（ARP請求），2（ARP應答），3（RARP請求），4（RARP應答）
接下來這個例子為，虛擬機器（ubuntu）獲取 PC 機的 MAC 地址：
先檢視 ubuntu 的 ip 和 MAC 地址：
完整程式碼如下：
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <net/if.h> //struct ifreq #include <sys/ioctl.h> //ioctl、SIOCGIFADDR #include <sys/socket.h> #include <netinet/ether.h> //ETH_P_ALL #include <netpacket/packet.h> //struct sockaddr_ll #include <netinet/in.h> int main(int argc,char *argv[]) { //1.建立通訊用的原始套接字 int sock_raw_fd = socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ALL)); //2. 根據各種協議首部格式構建傳送資料報 unsigned char send_msg[1024] = { //--------------組MAC--------14------ 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, //dst_mac: FF:FF:FF:FF:FF:FF 0x00, 0x0c, 0x29, 0x97, 0xc7,0xc1, //src_mac: 00:0c:29:97:c7:c1 0x08, 0x06, //型別：0x0806 ARP協議 //--------------組ARP--------28----- 0x00, 0x01, 0x08, 0x00, //硬體型別1(乙太網地址),協議型別0x0800(IP) 0x06, 0x04, 0x00, 0x01, //硬體、協議地址分別是6、4，op:(1：arp請求，2：arp應答) 0x00, 0x0c, 0x29, 0x97, 0xc7,0xc1, //傳送端的MAC地址 10, 221, 0, 11, //傳送端的IP地址 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, //目的MAC地址（由於要獲取對方的MAC,所以目的MAC置零） 10, 221, 20, 10 //目的IP地址 }; //3.資料初始化 struct sockaddr_ll sll; //原始套接字地址結構 struct ifreq req; //網路介面地址 strncpy(req.ifr_name, "eth0", IFNAMSIZ); //指定網絡卡名稱 //4.將網路介面賦值給原始套接字地址結構 ioctl(sock_raw_fd, SIOCGIFINDEX, &req); bzero(&sll, sizeof(sll)); sll.sll_ifindex = req.ifr_ifindex; //5. 傳送 ARP 請求包 int len = sendto(sock_raw_fd, send_msg, 42, 0 , (struct sockaddr *)&sll, sizeof(sll)); if(len == -1) { perror("sendto"); } //6.接收對方的ARP應答 unsigned char recv_msg[1024] = {0}; recvfrom(sock_raw_fd, recv_msg, sizeof(recv_msg), 0, NULL, NULL); if(recv_msg[21] == 2) //ARP應答 { char resp_mac[18] = ""; //arp響應的MAC char resp_ip[16] = ""; //arp響應的IP sprintf(resp_mac, "%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x", \ recv_msg[22],recv_msg[23],recv_msg[24],recv_msg[25],recv_msg[26],recv_msg[27]); sprintf(resp_ip, "%d.%d.%d.%d", recv_msg[28], recv_msg[29], recv_msg[30], recv_msg[31]); printf("IP:%s - MAC:%s\n",resp_ip, resp_mac); } return 0; } 程式執行結果如下：
檢視 PC 的網絡卡資訊：
下面的例子能夠獲取指定網段所有機器的 MAC 地址：
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <net/if.h> //struct ifreq #include <sys/ioctl.h> //ioctl、SIOCGIFADDR #include <sys/socket.h> #include <netinet/ether.h> //ETH_P_ALL #include <netpacket/packet.h> //struct sockaddr_ll #include <pthread.h> #include <netinet/in.h> void *send_arp_ask(void *arg); int main(int argc,char *argv[]) { //1.建立通訊用的原始套接字 int sock_raw_fd = socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ALL)); //2.建立傳送執行緒 pthread_t tid; pthread_create(&tid, NULL, (void *)send_arp_ask, (void *)sock_raw_fd); while(1) { //3.接收對方的ARP應答 unsigned char recv_msg[1024] = ""; recvfrom(sock_raw_fd, recv_msg, sizeof(recv_msg), 0, NULL, NULL); if(recv_msg[21] == 2) //ARP應答 { char resp_mac[18] = ""; //arp響應的MAC char resp_ip[16] = ""; //arp響應的IP sprintf(resp_mac, "%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x", \ recv_msg[22],recv_msg[23],recv_msg[24],recv_msg[25],recv_msg[26],recv_msg[27]); sprintf(resp_ip, "%d.%d.%d.%d", recv_msg[28], recv_msg[29], recv_msg[30], recv_msg[31]); printf("IP:%s - MAC:%s\n",resp_ip, resp_mac); } } return 0; } void *send_arp_ask(void *arg) { int i = 0; int sock_raw_fd = (int)arg; //1.根據各種協議首部格式構建傳送資料報 unsigned char send_msg[1024] = { //--------------組MAC--------14------ 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, //dst_mac: FF:FF:FF:FF:FF:FF 0x00, 0x0c, 0x29, 0x75, 0xa6, 0x51, //src_mac: 00:0c:29:75:a6:51 0x08, 0x06, //型別：0x0806 ARP協議 //--------------組ARP--------28----- 0x00, 0x01, 0x08, 0x00, //硬體型別1(乙太網地址),協議型別0x0800(IP) 0x06, 0x04, 0x00, 0x01, //硬體、協議地址分別是6、4，op:(1：arp請求，2：arp應答) 0x00, 0x0c, 0x29, 0x75, 0xa6, 0x51, //傳送端的MAC地址 172, 20, 226, 12, //傳送端的IP地址 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, //目的MAC地址（由於要獲取對方的MAC,所以目的MAC置零） 172, 20, 226, 11 //目的IP地址 }; //2.資料初始化 struct sockaddr_ll sll; //原始套接字地址結構 struct ifreq req; //網路介面地址 strncpy(req.ifr_name, "eth0", IFNAMSIZ); //指定網絡卡名稱 //3.將網路介面賦值給原始套接字地址結構 ioctl(sock_raw_fd, SIOCGIFINDEX, &req); bzero(&sll, sizeof(sll)); sll.sll_ifindex = req.ifr_ifindex; //4.本地機的IP if(!(ioctl(sock_raw_fd, SIOCGIFADDR, &req))) { int num = ntohl(((struct sockaddr_in*) (&req.ifr_addr))->sin_addr.s_addr); for(i=0; i<4; i++) { send_msg[31-i] = num>>8*i & 0xff; //將傳送端的IP地址組包 } } //5.獲取本地機(eth0)的MAC if (!(ioctl(sock_raw_fd, SIOCGIFHWADDR, (char *) &req))) { for(i=0; i<6; i++) { //將src_mac、傳送端的MAC地址組包 send_msg[22+i] = send_msg[6+i] = (unsigned char) req.ifr_hwaddr.sa_data[i]; } } while(1) { int i = 0; int num[4] = {0}; unsigned char input_buf[1024] = ""; //6.獲取所要掃描的網段（172.20.226.0） printf("input_dst_Network:172.20.226.0\n"); fgets(input_buf, sizeof(input_buf), stdin); sscanf(input_buf, "%d.%d.%d.", &num[0], &num[1], &num[2]//目的IP地址 ); //7.將鍵盤輸入的資訊組包 for(i=0;i<4;i++) send_msg[38+i] = num[i];//將目的IP地址組包 //8.給1~254的IP傳送ARP請求 for(i=1; i<255; i++) { send_msg[41] = i; int len = sendto(sock_raw_fd, send_msg, 42, 0 , (struct sockaddr *)&sll, sizeof(sll)); if(len == -1) { perror("sendto"); } } sleep(1); } return; }
程式執行結果如下：
