【Linux网络编程】原始套接字实例：MAC 地址扫描器

如果 A （192.168.1.1 ）向 B （192.168.1.2 ）发送一个数据包，那么需要的条件有 ip、port、使用的协议（TCP/UDP）之外还需要 MAC 地址，因为在以太网数据包中 MAC 地址是必须要有的。那么怎样才能知道对方的 MAC 地址？答案是：它通过 ARP 协议来获取对方的 MAC 地址。

ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议），是 TCP/IP 协议族中的一个，主要用于查询指定 ip 所对应的的 MAC（通过 ip 找 MAC）。

请求方使用广播来发送请求，应答方使用单播来回送数据。收到返回消息后将该 IP 地址和物理地址存入本机 ARP 缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询 ARP 缓存以节约资源。

以机器 A 获取机器 B 的 MAC 为例，A 广播发送一个 ARP 请求包，和 A 同在一个局域网的主机都会收到这个请求包，每个机器都会比较自己的 ip 和请求包的目的 ip 是不是一样的，如果不一样，就丢弃这个请求包，结果，只有 B 机器符合条件，B 机器单独给 A 发送 ARP 应答包，应答包带上了 B 的 ip 所对应的 MAC 地址，当 A 收到这个应答包后，就把 B 的 ip 以及其对应的 MAC 地址存入本机 ARP 缓存中。

在 Linux 查看 ARP 缓存表：arp

在 Windows 查看 ARP 缓存表：arp -a

ARP头部

1、Dest MAC：目的 MAC 地址

2、Src MAC：源 MAC 地址

3、帧类型：0x0806

4、硬件类型：1（以太网）

5、协议类型：0x0800（IP地址）

6、硬件地址长度：6

7、协议地址长度：4

8、OP：1（ARP请求），2（ARP应答），3（RARP请求），4（RARP应答）

接下来这个例子为，虚拟机（ubuntu）获取 PC 机的 MAC 地址：

先查看 ubuntu 的 ip 和 MAC 地址：

完整代码如下：

#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.创建通信用的原始套接字int sock_raw_fd = socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ALL));//2. 根据各种协议首部格式构建发送数据报unsigned char send_msg[1024] = {//--------------组MAC--------14------0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, //dst_mac: FF:FF:FF:FF:FF:FF0x00, 0x0c, 0x29, 0x97, 0xc7,0xc1, //src_mac: 00:0c:29:97:c7:c10x08, 0x06,//类型：0x0806 ARP协议//--------------组ARP--------28-----0x00, 0x01, 0x08, 0x00,//硬件类型1(以太网地址),协议类型0x0800(IP)0x06, 0x04, 0x00, 0x01,//硬件、协议地址分别是6、4，op:(1：arp请求，2：arp应答)0x00, 0x0c, 0x29, 0x97, 0xc7,0xc1,//发送端的MAC地址10, 221, 0, 11, //发送端的IP地址0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,//目的MAC地址（由于要获取对方的MAC,所以目的MAC置零）10, 221, 20, 10//目的IP地址};//3.数据初始化struct sockaddr_ll sll;//原始套接字地址结构struct ifreq req;//网络接口地址strncpy(req.ifr_name, "eth0", IFNAMSIZ);//指定网卡名称//4.将网络接口赋值给原始套接字地址结构ioctl(sock_raw_fd, SIOCGIFINDEX, &req);bzero(&sll, sizeof(sll));sll.sll_ifindex = req.ifr_ifindex;//5. 发送 ARP 请求包int len = sendto(sock_raw_fd, send_msg, 42, 0 , (struct sockaddr *)&sll, sizeof(sll));if(len == -1){perror("sendto");}//6.接收对方的ARP应答unsigned char recv_msg[1024] = {0};recvfrom(sock_raw_fd, recv_msg, sizeof(recv_msg), 0, NULL, NULL);if(recv_msg[21] == 2)//ARP应答{char resp_mac[18] = "";//arp响应的MACchar resp_ip[16] = "";//arp响应的IPsprintf(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;}

程序运行结果如下：

查看 PC 的网卡信息：

下面的例子能够获取指定网段所有机器的 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.创建通信用的原始套接字int sock_raw_fd = socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ALL));//2.创建发送线程pthread_t tid;pthread_create(&tid, NULL, (void *)send_arp_ask, (void *)sock_raw_fd);while(1){//3.接收对方的ARP应答unsigned char recv_msg[1024] = "";recvfrom(sock_raw_fd, recv_msg, sizeof(recv_msg), 0, NULL, NULL);if(recv_msg[21] == 2)//ARP应答{char resp_mac[18] = "";//arp响应的MACchar resp_ip[16] = "";//arp响应的IPsprintf(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.根据各种协议首部格式构建发送数据报unsigned char send_msg[1024] = {//--------------组MAC--------14------0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, //dst_mac: FF:FF:FF:FF:FF:FF0x00, 0x0c, 0x29, 0x75, 0xa6, 0x51, //src_mac: 00:0c:29:75:a6:510x08, 0x06,//类型：0x0806 ARP协议//--------------组ARP--------28-----0x00, 0x01, 0x08, 0x00,//硬件类型1(以太网地址),协议类型0x0800(IP)0x06, 0x04, 0x00, 0x01,//硬件、协议地址分别是6、4，op:(1：arp请求，2：arp应答)0x00, 0x0c, 0x29, 0x75, 0xa6, 0x51,//发送端的MAC地址172, 20, 226, 12, //发送端的IP地址0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,//目的MAC地址（由于要获取对方的MAC,所以目的MAC置零）172, 20, 226, 11//目的IP地址};//2.数据初始化struct sockaddr_ll sll;//原始套接字地址结构struct ifreq req;//网络接口地址strncpy(req.ifr_name, "eth0", IFNAMSIZ);//指定网卡名称//3.将网络接口赋值给原始套接字地址结构ioctl(sock_raw_fd, SIOCGIFINDEX, &req);bzero(&sll, sizeof(sll));sll.sll_ifindex = req.ifr_ifindex;//4.本地机的IPif(!(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;//将发送端的IP地址组包}}//5.获取本地机(eth0)的MACif (!(ioctl(sock_raw_fd, SIOCGIFHWADDR, (char *) &req))){for(i=0; i<6; i++){//将src_mac、发送端的MAC地址组包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.获取所要扫描的网段（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.将键盘输入的信息组包for(i=0;i<4;i++)send_msg[38+i] = num[i];//将目的IP地址组包//8.给1~254的IP发送ARP请求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;}

程序运行结果如下：