获得Unix/Linux系统中的IP、MAC地址等信息

获得Unix/Linux系统中的IP、MAC地址等信息

分类： 【Linux应用开发】 2013-09-16 14:18  71人阅读  评论(0)  收藏  举报

获得UnixLinux系统中的IPMAC ifreq ifconf

获得Unix/Linux系统中的IP、MAC地址等信息

实际环境和特殊需求往往会将简单问题复杂化，比如计算机IP地址，对于一个连接中socket，可以直接获得本端和对端的IP、端口信息。但在一些特殊场合我们可能需要更多的信息，比如系统中有几块网卡，他们的Mac地址是多少，每块网卡分配了几个IP（一个网卡对应多个IP）等等。

这些信息往往需要通过ifconfig指令来获得，对于程序员来说，在代码中调用外部的shell指令可不是个最佳方案，因为没人能保障不同平台、不同版本的ifconfig指令输出的格式是一致的。本篇文章中将介绍通过ioctl函数实现上述需求。

 

#include <sys/ioctl.h>
int ioctl(int fd, int request, … /* void *arg */);
返回：成功返回0，失败返回-1

ioctl函数的参数只有3个，但却是Unix中少有的几个“家族类”复杂函数，这里摘录一段《Unix网络编程》一书中对ioctl函数的描述：

在传统上ioctl函数是用于那些普遍使用、但不适合归入其他类别的任何特殊的系统接口……网络程序（一般是服务器程序）中ioctl常用于在程序启动时获得主机上所有接口的信息：接口的地址、接口是否支持广播、是否支持多播，等等。

ioctl函数的第一个参数fd，可以表示一个打开的文件（文件句柄）或网络套接字，第二个和第三个参数体现了函数的家族特色，参数二request根据函数功能分类定义了多组宏，而参数三总是一个指针，指针的类型依赖于参数二request。因为ioctl的种类实在太多，这里只列出和本文相关的几个参数定义：

分类	参数二（宏）	参数三	描述
接口	SIOCGIFCONF	struct ifconf	获得所有接口列表
	SIOCGIFADDR	struct ifreq	获得接口地址
	SIOCGIFFLAGS	struct ifreq	获得接口标志
	SIOCGIFBRDADDR	struct ifreq	获得广播地址
	SIOCGIFNETMASK	struct ifreq	获得子网掩码

 

上表中列出了两个相关的结构体：struct ifconf 和 struct ifreq，要了解ioctl函数的具体运用，首先要了解这两个结构：

1. /* net/if.h */
2. struct ifconf
3. {
4.      int ifc_len;             /* Size of buffer.  */
5.      union
6.      {
7.         __caddr_t ifcu_buf;
8.          struct ifreq *ifcu_req;
9.      } ifc_ifcu;
10. };
11.  
12. struct ifreq
13. {
14. # define IFHWADDRLEN    6
15. # define IFNAMSIZ   IF_NAMESIZE
16.    
17.      union
18.      {
19.          char ifrn_name [IFNAMSIZ ];    /* Interface name, e.g. "en0".  */
20.      } ifr_ifrn;
21.    
22.      union
23.      {
24.          struct sockaddr ifru_addr;
25.          struct sockaddr ifru_dstaddr;
26.          struct sockaddr ifru_broadaddr;
27.          struct sockaddr ifru_netmask;
28.          struct sockaddr ifru_hwaddr;
29.          short  int ifru_flags;
30.          int ifru_ivalue;
31.          int ifru_mtu;
32.          struct ifmap ifru_map;
33.          char ifru_slave [IFNAMSIZ ];   /* Just fits the size */
34.          char ifru_newname [IFNAMSIZ ];
35.         __caddr_t ifru_data;
36.      } ifr_ifru;
37. };

struct ifconf的第二个元素ifc_ifcu是一个联合，是指向struct ifreq结构的地址，通常是一组struct ifreq结构空间（每一个描述一个接口），struct ifconf的第一个元素ifc_len描述了struct ifreq结构空间的大小；结构struct ifreq也有两个元素，第一个元素ifr_ifrn内含一个字符串，用来描述接口的名称，比如“eth0″、”wlan0”等，第二个元素是联合，比较复杂，用来描述套接口的地址结构。

struct ifconf 和 struct ifreq的关系可以参考下图：

ioctl函数中的struct ifconf 和 struct ifreq结构关系

通常运用ioctl函数的第一步是从内核获取系统的所有接口，然后再针对每个接口获取其地址信息。获取所有接口通过SIOCGIFCONF请求来实现：

1. struct ifconf ifc;   /* ifconf结构 */
2. struct ifreq ifrs [ 16 ];   /* ifreq结构数组(这里估计了接口的最大数量16) */
3.  
4. /* 初始化ifconf结构 */
5. ifc. ifc_len =  sizeof (ifrs );
6. ifc. ifc_buf =  (caddr_t ) ifrs;
7.  
8. /* 获得接口列表 */
9. ioctl (fd, SIOCGIFCONF,  ( char * ) &ifc );

获得了接口列表，就可以通过struct ifconf结构中*ifcu_req的指针得到struct ifreq结构数组的地址，通过遍历获得每隔接口的详细地址信息：

1. printf ( "接口名称：%s/n", ifrs [n ]. ifr_name );  /* 接口名称 */
2.  
3. /* 获得IP地址 */
4. ioctl (fd, SIOCGIFADDR,  ( char * ) &ifrs [n ]);
5. printf ( "IP地址:%s/n",
6.      ( char* )inet_ntoa ((( struct sockaddr_in* )  (&ifrs [n ]. ifr_addr ))->sin_addr ));
7.  
8. /* 获得子网掩码 */
9. ioctl (fd, SIOCGIFNETMASK,  ( char * ) &ifrs [n ]);
10. printf ( "子网掩码:%s/n",
11.      ( char* )inet_ntoa ((( struct sockaddr_in* )  (&ifrs [n ]. ifr_addr ))->sin_addr ));
12.  
13. /* 获得广播地址 */
14. ioctl (fd, SIOCGIFBRDADDR,  ( char * ) &ifrs [n ]);
15. printf ( "广播地址:%s/n",
16.      ( char* )inet_ntoa ((( struct sockaddr_in* )  (&ifrs [n ]. ifr_addr ))->sin_addr ));
17.  
18. /* 获得MAC地址 */
19. ioctl (fd, SIOCGIFHWADDR,  ( char * ) &ifrs [n ]);
20. printf ( "MAC地址:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x/n",
21.      ( unsigned  char ) ifrs [n ]. ifr_hwaddr. sa_data [ 0 ],
22.      ( unsigned  char ) ifrs [n ]. ifr_hwaddr. sa_data [ 1 ],
23.      ( unsigned  char ) ifrs [n ]. ifr_hwaddr. sa_data [ 2 ],
24.      ( unsigned  char ) ifrs [n ]. ifr_hwaddr. sa_data [ 3 ],
25.      ( unsigned  char ) ifrs [n ]. ifr_hwaddr. sa_data [ 4 ],
26.      ( unsigned  char ) ifrs [n ]. ifr_hwaddr. sa_data [ 5 ]);

最后，给出一个参考程序代码。

ioctl函数没有纳入POXIS规范，各系统对ioctl的实现也不尽相同，下面的代码在我的Ubuntu10.04 linux上可执行通过，但在其他Unix系统上不一定能够通过编译，例如在Power AIX 5.3上需要将获得MAC地址的那段代码注释掉。

1. #include <arpa/inet.h>
2. #include <net/if.h>
3. #include <net/if_arp.h>
4. #include <netinet/in.h>
5. #include <stdio.h>
6. #include <sys/ioctl.h>
7. #include <sys/socket.h>
8. #include <unistd.h>
9.  
10. #define MAXINTERFACES 16    /* 最大接口数 */
11.  
12. int fd;          /* 套接字 */
13. int if_len;      /* 接口数量 */
14. struct ifreq buf [MAXINTERFACES ];     /* ifreq结构数组 */
15. struct ifconf ifc;                   /* ifconf结构 */
16.  
17. int main (argc, argv )
18. {
19.      /* 建立IPv4的UDP套接字fd */
20.      if  ((fd = socket (AF_INET, SOCK_DGRAM,  0 )) ==  -1 )
21.      {
22.         perror ( "socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)" );
23.          return  -1;
24.      }
25.  
26.      /* 初始化ifconf结构 */
27.     ifc. ifc_len =  sizeof (buf );
28.     ifc. ifc_buf =  (caddr_t ) buf;
29.  
30.      /* 获得接口列表 */
31.      if  (ioctl (fd, SIOCGIFCONF,  ( char * ) &ifc ) ==  -1 )
32.      {
33.         perror ( "SIOCGIFCONF ioctl" );
34.          return  -1;
35.      }
36.  
37.     if_len = ifc. ifc_len /  sizeof ( struct ifreq );  /* 接口数量 */
38.      printf ( "接口数量:%d/n/n", if_len );
39.  
40.      while  (if_len– >  0 )  /* 遍历每个接口 */
41.      {
42.          printf ( "接口：%s/n", buf [if_len ]. ifr_name );  /* 接口名称 */
43.  
44.          /* 获得接口标志 */
45.          if  (! (ioctl (fd, SIOCGIFFLAGS,  ( char * ) &buf [if_len ])))
46.          {
47.              /* 接口状态 */
48.              if  (buf [if_len ]. ifr_flags & IFF_UP )
49.              {
50.                  printf ( "接口状态: UP/n" );
51.              }
52.              else
53.              {
54.                  printf ( "接口状态: DOWN/n" );
55.              }
56.          }
57.          else
58.          {
59.              char str [ 256 ];
60.             sprintf (str,  "SIOCGIFFLAGS ioctl %s", buf [if_len ]. ifr_name );
61.             perror (str );
62.          }
63.  
64.  
65.          /* IP地址 */
66.          if  (! (ioctl (fd, SIOCGIFADDR,  ( char * ) &buf [if_len ])))
67.          {
68.              printf ( "IP地址:%s/n",
69.                      ( char* )inet_ntoa ((( struct sockaddr_in* )  (&buf [if_len ]. ifr_addr ))->sin_addr ));
70.          }
71.          else
72.          {
73.              char str [ 256 ];
74.             sprintf (str,  "SIOCGIFADDR ioctl %s", buf [if_len ]. ifr_name );
75.             perror (str );
76.          }
77.  
78.          /* 子网掩码 */
79.          if  (! (ioctl (fd, SIOCGIFNETMASK,  ( char * ) &buf [if_len ])))
80.          {
81.              printf ( "子网掩码:%s/n",
82.                      ( char* )inet_ntoa ((( struct sockaddr_in* )  (&buf [if_len ]. ifr_addr ))->sin_addr ));
83.          }
84.          else
85.          {
86.              char str [ 256 ];
87.             sprintf (str,  "SIOCGIFADDR ioctl %s", buf [if_len ]. ifr_name );
88.             perror (str );
89.          }
90.  
91.          /* 广播地址 */
92.          if  (! (ioctl (fd, SIOCGIFBRDADDR,  ( char * ) &buf [if_len ])))
93.          {
94.              printf ( "广播地址:%s/n",
95.                      ( char* )inet_ntoa ((( struct sockaddr_in* )  (&buf [if_len ]. ifr_addr ))->sin_addr ));
96.          }
97.          else
98.          {
99.              char str [ 256 ];
100.             sprintf (str,  "SIOCGIFADDR ioctl %s", buf [if_len ]. ifr_name );
101.             perror (str );
102.          }
103.  
104.          /*MAC地址 */
105.          if  (! (ioctl (fd, SIOCGIFHWADDR,  ( char * ) &buf [if_len ])))
106.          {
107.              printf ( "MAC地址:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x/n/n",
108.                      ( unsigned  char ) buf [if_len ]. ifr_hwaddr. sa_data [ 0 ],
109.                      ( unsigned  char ) buf [if_len ]. ifr_hwaddr. sa_data [ 1 ],
110.                      ( unsigned  char ) buf [if_len ]. ifr_hwaddr. sa_data [ 2 ],
111.                      ( unsigned  char ) buf [if_len ]. ifr_hwaddr. sa_data [ 3 ],
112.                      ( unsigned  char ) buf [if_len ]. ifr_hwaddr. sa_data [ 4 ],
113.                      ( unsigned  char ) buf [if_len ]. ifr_hwaddr. sa_data [ 5 ]);
114.          }
115.          else
116.          {
117.              char str [ 256 ];
118.             sprintf (str,  "SIOCGIFHWADDR ioctl %s", buf [if_len ]. ifr_name );
119.             perror (str );
120.          }
121.      } //–while end
122.  
123.      //关闭socket
124.     close (fd );
125.      return  0;
126. }

在我的系统上，程序输出：

接口数量:4

接口：wlan0
接口状态: UP
IP地址:192.168.1.142
子网掩码:255.255.255.0
广播地址:192.168.1.255
MAC地址:00:14:a5:65:47:57

接口：eth0:0
接口状态: UP
IP地址:192.168.4.113
子网掩码:255.255.255.0
广播地址:192.168.4.255
MAC地址:00:14:c2:e5:45:57

接口：eth0
接口状态: UP
IP地址:192.168.4.111
子网掩码:255.255.255.0
广播地址:192.168.4.255
MAC地址:00:14:c2:e5:45:57

接口：lo
接口状态: UP
IP地址:127.0.0.1
子网掩码:255.0.0.0
广播地址:0.0.0.0
MAC地址:00:00:00:00:00:00

从输出可以看出，系统有4个接口，”wlan0″表示第一块无线网卡接口，”eth0″（IP地址:192.168.4.111）表示第一块连线网卡接口（我们最长用的RJ45连接口网卡），”lo”是回路地址接口（我们常用的127.0.0.1）。

注意：”eth0:0″（IP地址:192.168.4.113）是有线网卡的别名（单网卡绑定多个IP），这是为了测试这个参考程序特意在eth0上添加的一个IP地址