ARP PING 实现
1、首先以太网封装格式：
以太网头部(用的是系统自带的 #include
struct ether_header
{
u_int8_t ether_dhost[ETH_ALEN]; // 目的MAC地址
u_int8_t ether_shost[ETH_ALEN]; // 源MAC地址
u_int16_t ether_type; // 以太网帧类型 //ARP包协议类型是0x0806，宏ETHERTYPE_ARP
} __attribute__ ((__packed__));
目的地址：目的MAC地址。
源地址：源MAC地址。
类型：0x0800 ：IP数据包
0x0806 ：ARP请求应答
0x8035 ：RARP请求应答
CRC：用于对帧内部数据进行校验，保证数据传输的正确性，通常由硬件实现，例如在网卡设备中实现网络数据的CRC校验。一般在组包时可以忽略。
2、ARP包PING原理
A只知道B的IP地址192.168.100.28，所以A发送ARP请求包，在局域网内广播，问everybody谁的ip是192.168.100.28。这个时候局域网里所有的活动主机收到包后，会分析目的IP是否是本机，不是则丢弃。故此时只会有B机器响应。B将自己的MAC地址填充进去，然后交换交换两个目的地址和两个发送端地址，以构建ARP应答并返回。A收到响应包判断B机器存活。
故我们要做的就是构造ARP请求包（广播），解析ARP响应包。
3、构建ARP请求包（发包sendto）
ARP包封装格式
以太网首部在第一部分已经介绍过
硬件类型字段：1 表示硬件地址的类型。
协议类型字段：0x800,表示要映射的协议地址类型，它的值为0x800，表示IP地址。
硬件地址长度：0x06（对MAC地址来说）,对应硬件地址的长度
协议地址长度：0x04(对IP地址来说)，对应协议地址。
操作(op)：ARP请求（值为1）,ARP应答（值为2）,RARP请求（值为3）,RARP应答（值为4）。
最后四个字段指定通信双方的以太网地址和IP地址。
注意：ARP请求/应答报文的长度为28字节。
一个完整的携带ARP请求/应答报文的以太帧长度为46字节，但是有的实现要求以太帧数据部分长度至少46字节，这样ARP会增加一些填充字节，这样一个携带ARP请求/应答报文的以太帧长度变为64字节。（6B目的MAC、6B源MAC、2B类型、46字节内容，4BCRC校验）
ARP结构体定义：
struct arphdr
在头文件
struct ether_arp {
struct arphdr ea_hdr; /* fixed-size 8 bytes header */
u_int8_t arp_sha[ETH_ALEN]; /* sender hardware address */
u_int8_t arp_spa[4]; /* sender protocol address */
u_int8_t arp_tha[ETH_ALEN]; /* target hardware address */
u_int8_t arp_tpa[4]; /* target protocol address */
};
#define arp_hrd ea_hdr.ar_hrd
#define arp_pro ea_hdr.ar_pro
#define arp_hln ea_hdr.ar_hln
#define arp_pln ea_hdr.ar_pln
#define arp_op ea_hdr.ar_op
typedef struct arphdr
{
u_short ar_hrd;
u_short ar_pro;
u_char ar_hln;
u_char ar_pln;
u_short ar_op;
}ARP_HEADER;
构包要点：
以太网目的MAC填FF:FF:FF:FF:FF:FF，表示广播地址。操作码填充1，表示ARP请求。目的MAC地址不填。源MAC地址和源IP地址通过ioctl获得，后面会介绍。其他填充字段看上文。
4、创建原始套接字，绑定接口，获取各种接口信息。
创建原始套接字
int rawsock = socket(PF_PACKET,SOCK_RAW,htons(ETH_P_ARP));
if(rawsock == -1)
return err_sys("rawsock error");
创建好套接字后，就可以通过与UDP一样的recvfrom与sendto函数进行数据的收发，其目的地址结构为sockaddr_ll，这与传送层的地址结构定义是不一样的，其长度为20字节（在TCP/IP的链路层地址中使用了18字节），而传送层的地址结构长度为16字节。sockaddr_ll需要绑定网卡接口号。其中需要用到struct ifreq结构体，用来获取ip地址，掩码，接口号、MAC地址等接口信息。关于struct ifreq具体参考https://blog.csdn.net/gujintong1110/article/details/45530911
struct ifreq ifr;
memset(&ifr,0,sizeof(ifr));
绑定接口
strcpy(ifr.ifr_name,"eth2");
获取网卡接口号
if(-1 == ioctl(rawsock,SIOCGIFINDEX,&ifr))
return err_sys("ioctl siocgiifindex error");
将网卡接口号绑定地址结构中
struct sockaddr_ll dstaddr;
bzero(&dstaddr,sizeof(dstaddr));
dstaddr.sll_family = PF_PACKET;
dstaddr.sll_ifindex = ifr.ifr_ifindex;
获取网卡MAC地址
if(-1 == ioctl(rawsock,SIOCGIFHWADDR,ifr))
err_sys("ioctl siocgifhwaddr error");
memcpy(hd->ether_shost,ifr->ifr_hwaddr.sa_data,ETH_ALEN);
获取网卡IP
if(-1 == ioctl(rawsock,SIOCGIFADDR,ifr))
err_sys("ioctl siocgifaddr error");
5、sendto发包
ret = sendto(rawsock,(char*)sendbuf,60,0,(struct sockaddr*)&dstaddr,sizeof(dstaddr));
if(ret < 0)
return err_sys("sendto error");
6、recvfrom收包
int len = recvfrom(rawsock,(char*)&recvbuf,sizeof(recvbuf),0,NULL,NULL); //收到的是以太网数据包
if(ret < 0)
{
return err_sys("recvfrom error");
}
7、 解包
取出以太网帧类型是ARP包，ARP包源ip是请求ip，操作码是2。即为响应包。8、
8、代码实例如下
运用select超时机制，若在超时时间内得不到回应的话，就等待一段时间继续发送。最大探测m次。
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
typedef struct parameter
{
struct timeval wait_time; //发包超时时间
int probe_count; //探测次数
useconds_t interval; //发包间隔
}parameter;
int err_sys(char *s)
{
perror(s);
return -1;
}
static void packet(char *sendbuf,struct ifreq *ifr,uint32_t ip,int rawsock)
{
//填充以太网头 目的MAC，源MAC,协议类型
struct ether_header *hd = (struct ether_header*)sendbuf;
unsigned char dst_mac[] = {
0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff
};
memcpy(hd->ether_dhost,dst_mac,sizeof(dst_mac));
//获取网卡MAC地址
if(-1 == ioctl(rawsock,SIOCGIFHWADDR,ifr))
err_sys("ioctl siocgifhwaddr error");
memcpy(hd->ether_shost,ifr->ifr_hwaddr.sa_data,ETH_ALEN);
hd->ether_type = htons(ETHERTYPE_ARP);
//填充ARP请求数据包
struct ether_arp *arp = (struct ether_arp*)(sendbuf+sizeof(struct ether_header));
//硬件类型
arp->arp_hrd = htons(ARPHRD_ETHER);
//协议类型
arp->arp_pro = htons(ETHERTYPE_IP);
//硬件类型长度
arp->arp_hln = ETH_ALEN;
//协议类型长度
arp->arp_pln = 4;
//操作码 ARP请求
arp->arp_op = htons(ARPOP_REQUEST);
//发送端以太网地址
memcpy(arp->arp_sha,ifr->ifr_hwaddr.sa_data,ETH_ALEN);
//获取网卡IP
if(-1 == ioctl(rawsock,SIOCGIFADDR,ifr))
err_sys("ioctl siocgifaddr error");
struct sockaddr_in *addr = (struct sockaddr_in*)(&(ifr->ifr_addr));
char sipi[20];
printf("sip:%s\n",inet_ntop(AF_INET,&(addr->sin_addr.s_addr),sipi,sizeof(sipi)));
//发送端IP地址
memcpy(arp->arp_spa,&(addr->sin_addr.s_addr),4);
//目的端ip地址
memcpy(arp->arp_tpa,&ip,4);
}
int arp_ping(uint32_t ip,parameter *para)
{
unsigned char sendbuf[64];
unsigned char recvbuf[1500];
//创建原始套接字
int rawsock = socket(PF_PACKET,SOCK_RAW,htons(ETH_P_ARP));
if(rawsock == -1)
return err_sys("rawsock error");
struct ifreq ifr;
memset(&ifr,0,sizeof(ifr));
strcpy(ifr.ifr_name,"eth2");
//获取网卡接口号
if(-1 == ioctl(rawsock,SIOCGIFINDEX,&ifr))
return err_sys("ioctl siocgiifindex error");
//将网卡接口号绑定地址结构中
struct sockaddr_ll dstaddr;
bzero(&dstaddr,sizeof(dstaddr));
dstaddr.sll_family = PF_PACKET;
dstaddr.sll_ifindex = ifr.ifr_ifindex;
//构造arp请求包
bzero(sendbuf,sizeof(sendbuf));
packet(sendbuf,&ifr,ip,rawsock);
fd_set readfds;
FD_ZERO(&readfds);
int ret = 0;
while(para->probe_count--)
{
printf("%d probe\n",para->probe_count+1);
//发包
ret = sendto(rawsock,(char*)sendbuf,60,0,(struct sockaddr*)&dstaddr,sizeof(dstaddr));
if(ret < 0)
return err_sys("sendto error");
FD_SET(rawsock,&readfds);
//成功返回就绪的文件描述符个数，失败返回-1(设置errno),超时返回0
int readn = select(rawsock+1,&readfds,NULL,NULL,&(para->wait_time));
if(readn == -1)
{
if(errno == EINTR)
continue;
else
return err_sys("select error");
}
else if(readn == 0)
{//超时
printf("outtime\n");
usleep(para->interval);
continue;
}
else
{
int len = recvfrom(rawsock,(char*)&recvbuf,sizeof(recvbuf),0,NULL,NULL);
if(ret < 0)
{
return err_sys("recvfrom error");
}
//unpacket
//以太网类型是ARP包，源ip是请求ip操作码是2
struct ether_header *ethhdr = (struct ether_header*)recvbuf;
struct ether_arp *arp = (struct ether_arp*)(recvbuf+sizeof(struct ether_header));
if(ntohs(ethhdr->ether_type) == ETHERTYPE_ARP)
{
uint32_t sip;
memcpy(&sip,arp->arp_spa,4);
if(ntohs(arp->arp_op) == 2 && sip == ip)
{
close(rawsock);
return 0;
}
}
else
{
usleep(para->interval);
continue;
}
}
}
close(rawsock);
return 1;
}
int main(int argc,char *argv[])
{
parameter para;
para.wait_time.tv_sec = 6;
para.wait_time.tv_usec = 0;
para.probe_count = 3;
para.interval = 1*1000*1000;
uint32_t ip;
inet_pton(AF_INET,argv[1],&ip);
int ret = arp_ping(ip,¶);
if(ret == 0)
printf("open\n");
else if(ret == 1)
printf("down");
else
printf("scan error");
return 0;
}
9、关于socket原始套接字
socketfd=socket(PF_PACKET,int socket_type,int protocol);（需要用户有root权限,即程序需以root身份运行）
其中socket_type有两种类型，一种为SOCK_RAW,它是包含了MAC层头部信息的原始分组，当然这种类型的套接字在发送的时候需要自己加上一个MAC头部（其类型定义在linux/if_ether.h中，ethhdr），另一种是SOCK_DGRAM类型，它是已经进行了MAC层头部处理的，即收上的帧已经去掉了头部，而发送时也无须用户添加头部字段。
Protocol是指其送交的上层的协议号，类型如下：
ETH_P_IP，IP协议数据包
ETH_P_ARP ARP协议数据包
ETH_P_ALL 收发所有协议数据包
如IP为0x0800，当其为htons(ETH_P_ALL) （其宏定义为0）时表示收发所有的协议。
参考用法：
socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_TCP|IPPROTO_UDP|IPPROTO_ICMP) 发送接收ip数据包，不能用IPPROTO_IP，因为如果是用了IPPROTO_IP，系统根本就不知道该用什么协议。
socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_IP|ETH_P_ARP|ETH_P_ALL))发送接收以太网数据帧
说明：AF_INET 作用于ip层以上，即收发的都是IP数据包。PF_PACKET：作用于数据链路层，收到的是以太网帧。
注意事项：
使用原始套接字时应该注意的问题
(1)对于UDP/TCP产生的IP数据包,内核不将它传递给任何原始套接字,而只是将这些数据交给对应的UDP/TCP数据处理句柄(所以,如果你想要通过原始套接字来访问TCP/UDP或者其它类型的数据,调用socket函数创建原始套接字第三个参数应该指定为htons(ETH_P_IP),也就是通过直接访问数据链路层来实现.(我们后面的密码窃取器就是基于这种类型的).
(2)对于ICMP和EGP等使用IP数据包承载数据但又在传输层之下的协议类型的IP数据包,内核不管是否已经有注册了的句柄来处理这些数据,都会将这些IP数据包复制一份传递给协议类型匹配的原始套接字.
(3)对于不能识别协议类型的数据包,内核进行必要的校验,然后会查看是否有类型匹配的原始套接字负责处理这些数据,如果有的话,就会将这些IP数据包复制一份传递给匹配的原始套接字,否则,内核将会丢弃这个IP数据包,并返回一个ICMP主机不可达的消息给源主机.
(4)如果原始套接字bind绑定了一个地址,核心只将目的地址为本机IP地址的数包传递给原始套接字,如果某个原始套接字没有bind地址,核心就会把收到的所有IP数据包发给这个原始套接字.
(5) 如果原始套接字调用了connect函数,则核心只将源地址为connect连接的IP地址的IP数据包传递给这个原始套接字.
(6)如果原始套接字没有调用bind和connect函数,则核心会将所有协议匹配的IP数据包传递给这个原始套接字.