arp协议及简单应用
1:什么是arp协议
参考文章:http://blog.csdn.net/tigerjibo/article/details/7351992
全称是:Address Resolution Protocol 地址解析协议,也就是用IP地址获取MAC地址的工具。
2:什么时候使用arp
arp是处于网络层的协议,但却是为链路层服务的,比如创建一个TCP的套接字,链路层、网络层、传输层的数据报文都是内核替你封装的(当然你要传递必要的参数),在内核封装链路层的报文时,必须得知道目的地的MAC地址(因为网卡收到的数据先经过链路层,如果发现报文的目的MAC不是自己一般会直接丢弃此报文,更没有可能进入协议栈了.有一个特殊情况是当网卡设置为混杂模式时,所有流经它的报文它都拿进协议栈处理),首先内核会在操作系统维护的arp缓存表中找目的IP是否对应了一个MAC,如果有就把这个MAC拿来使用,否则这时候arp就登场了.
arp首先广播此IP地址(没有目的MAC),局域网中的主机就开始检查自己的IP,如果是这个IP就会单播回复,我是这个IP的主人,并且我的MAC地址是多少,收到此回复后操作系统就更新或者添加IP-MAC地址对到arp缓存表.这是在同一个局域网的情况下,如果目的地址不在同一局域网呢?情况就是根据路由表的下一跳地址,去解析这个地址的MAC,到达之后继续解析下一跳,直到到达目的地为止.
3:简单应用
这是一个简单的在局域网中利用一个IP地址获取MAC地址的程序,根据arp协议,首先要使用arp广播这个IP地址,根据回复的单播报文获取到此IP的MAC,思路很简单,下面是源代码:
1：read_interface 获得源IP，源MAC，这两个参数在发送arp报文时需要用到
/* 用socket获得当前interface的信息 1:ip地址 2:mac地址 3:interface index 注:创建的是原始套接字，编译及执行都需要root权限 */ int read_interface(const char* interface, uint32_t *sour_ip, uint8_t *sour_mac) { int fd; int ret = 0; struct ifreq ifr; struct sockaddr_in *ip_addr = NULL; memset(&ifr, 0, sizeof(struct ifreq)); fd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW); if (fd > 0){ ifr.ifr_addr.sa_family = AF_INET; strncpy(ifr.ifr_name, interface, sizeof(ifr.ifr_name)); //get interface ip if (sour_ip) { if (ioctl(fd, SIOCGIFADDR, &ifr) == 0){ ip_addr = (struct sockaddr_in *) &ifr.ifr_addr; printf("The sour_ip addr is:%s\n", inet_ntoa(ip_addr->sin_addr)); *sour_ip = ip_addr->sin_addr.s_addr; } else { perror("SIOCGIFADDR failed"); ret = -1; goto out; } } //get interface mac if (sour_mac) { if(ioctl(fd, SIOCGIFHWADDR, &ifr) == 0){ memcpy(sour_mac, ifr.ifr_hwaddr.sa_data, 6); printf("interface sour_mac: %02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X\n", sour_mac[0],sour_mac[1],sour_mac[2],sour_mac[3],sour_mac[4],sour_mac[5]); } else { perror("SIOCGIFHWADDR failed"); ret = -1; goto out; } } } else { perror("read_interface socket failed"); ret = -1; } out: close(fd); return ret; }
2：arpping 封装arp报文发送并接收结果
int arpping(const uint8_t* sour_mac, const uint32_t sour_ip, const uint32_t dest_ip, const uint8_t* interface) { int s; /* raw socket */ int send_times = 3; int optval = 1; struct arpMsg arp; struct sockaddr addr; /* create a raw socket */ if ((s = socket(PF_PACKET, SOCK_PACKET, htons(ETH_P_ARP))) == -1) { perror("arpping open raw socket failed"); return -1; } /* 允许发送广播包,如果没有设置此option,即使目的MAC是FF:FF:FF:FF:FF:FF此报文也不会被操作系统发送出去! */ if (setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &optval, sizeof(optval)) == -1) { perror("setsockoptetopt on raw socket failed"); close(s); return -1; } /* 封装 Ethernet 报文 */ memset(&arp, 0, sizeof(arp)); memcpy(arp.ethhdr.h_dest, MAC_BROADCAST_ADDR, 6); memcpy(arp.ethhdr.h_source, sour_mac, 6); /* 封装 arp 报文 */ arp.htype = htons(ARPHRD_ETHER); arp.ptype = htons(ETH_P_IP); arp.hlen = 6; arp.plen = 4; arp.operation = htons(ARP_REQUEST); memcpy(arp.sHaddr, sour_mac, 6); memcpy(arp.sInaddr, &sour_ip, sizeof(sour_ip)); memcpy(arp.tInaddr, &dest_ip, sizeof(dest_ip)); /* 发送arp request 广播包*/ memset(&addr, 0, sizeof(addr)); strncpy(addr.sa_data, interface, sizeof(addr.sa_data)); if (sendto(s, &arp, sizeof(arp), 0, &addr, sizeof(addr)) < 0){ perror("arpping sendto error"); return -1; } /* 获取返回数据(阻塞的) */ if (recv(s, &arp, sizeof(arp), 0) < 0) { printf("no response\n"); return -1; } printf("dest_mac: %02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X\n",\ arp.sHaddr[0],arp.sHaddr[1],arp.sHaddr[2],\ arp.sHaddr[3],arp.sHaddr[4],arp.sHaddr[5]); return 0; }
3：main 函数
int main(int argc,char** argv) { int ret; if(argc < 2){ printf("need a dest ip\n"); return -1; } uint32_t dest_ip = inet_addr(argv[1]); char *interface = "eth0"; uint32_t sour_ip; uint8_t sour_mac[6] = {0}; /* 获取本地IP,MAC信息 */ read_interface(interface, &sour_ip, sour_mac); /* 调用arpping广播arp报文获取MAC地址 */ arpping(sour_mac, sour_ip, dest_ip, interface); return 0; }
4：头文件及结构体等
#include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/time.h> #include <netinet/ip.h> #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/ioctl.h> #include <netinet/if_ether.h> #include <net/if_arp.h> #include <net/if.h> #include <netdb.h> #include <netinet/in.h> #include <stdio.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <errno.h> #include <arpa/inet.h> #define MAC_BROADCAST_ADDR (uint8_t *)"/xff/xff/xff/xff/xff/xff" #define ARP_REQUEST 1 #define ARP_REPLY 2 struct arpMsg { struct ethhdr ethhdr; /* 链路层头部 */ u_short htype; /* 硬件类型 (ARPHRD_ETHER=1 表示以太网) */ u_short ptype; /* 协议类型 (ETH_P_IP=0x0800 表示IP协议类型) */ u_char hlen; /* 硬件地址长度 (6) */ u_char plen; /* 协议地址长度 (4) */ u_short operation; /* ARP 操作类型 (1:arp请求 2:arp应答)*/ u_char sHaddr[6]; /* 源MAC地址 */ u_char sInaddr[4]; /* 源IP地址 */ u_char tHaddr[6]; /* 目的MAC地址 */ u_char tInaddr[4]; /* 目的IP地址 */ u_char pad[18]; /* 填充字节,因为爱以太网中传输的帧最小是64字节 */ };
