ARP协议(4)ARP编程

之前的几篇文章，分别介绍了 ARP 协议格式，在vs2012里配置winpcap环境，我们该做的准备都已经做完了。如今我们真正来实现了。

一、定义数据结构

依据ARP的协议格式，设计一个ARP协议格式

依据ARP的分组格式，我们知道它有两部分组成：

1、以太网首部，这是数据包在数据链路层上传输所必不可缺的部分。它的后面跟着相关的协议数据包（ARP/IP等）

2、ARP数据包

所以。我们有这么几个数据结构：

// 以太网的首部
typedef struct EthHead
{
 u_char dest_mac[6];	 // 以太网的目的地址
 u_char src_mac[6];	 // 以太网的源地址
 u_char type[2];	 // 帧类型 ARP:0x0806
}EthHead;

// ARP数据包
typedef struct ArpMsg
{
 u_char mac_type[2];	 // 硬件类型 以太网: 1
 u_char protocal_type[2];	// 协议类型 IP地址：0x0800
 u_char mac_len;	 // 硬件地址长度 6
 u_char protocal_len;	// 协议地址长度 4
 u_char op[2];	 // 操作字段 ARP请求:1 ARP应答:2 RARP请求:3 RARP应答:4
 u_char sender_mac[6];	// 发送端以太网地址
 u_char sender_ip[4];	// 发送端IP地址
 u_char target_mac[6];	// 目的以太网地址
 u_char target_ip[4];	// 目的IP地址
}ArpMsg;

// 以太网ARP
typedef struct Arp
{
 EthHead eth_head;
 ArpMsg arpmsg;
}Arp;

每一个数据结构都有凝视说明

注：

【1】因为网络传输数据都是大端模式，所以在设计这些数据结构，以及在封装数据的时候，注意要把本地序转为网络序

【2】为了方便，我把全部的字段类型都设为u_char(unsigned char)型。在封装数据的时候，仅仅要按字节赋值。就不须要在进行本地序和网络序的转换了（假设是多字节存储，如short、int等。切记要进行转换）

二、组包

/*
	函数名: PacketArp
	功	能: 封装ARP包
	參  数:
		arp_req  : Arp类型，出參
		op		 : 操作字段
				   ARP请求：1
				   ARP响应：2
				   RARP请求：3
				   RARP对应：4
		dest_mac : 以太网目的地址
		src_mac	 : 以太网源地址
		sender_mac:发送端以太网地址
		sender_ip : 发送端IP地址
		target_mac: 目的以太网地址
		target_ip : 目的IP地址
	返  回: 0正确，-1错误

*/
int PacketArp(Arp *arp_req, u_char op, u_char dest_mac[6], u_char src_mac[6], u_char sender_mac[6],
						 u_char sender_ip[4], u_char target_mac[6], u_char target_ip[4])
{
	if(arp_req == NULL)
		return -1;
	memcpy(arp_req->eth_head.dest_mac, dest_mac, 6);
	memcpy(arp_req->eth_head.src_mac, src_mac, 6);
	arp_req->eth_head.type[0] = 0x08;
	arp_req->eth_head.type[1] = 0x06;
	//arp_req->eth_head.type = htons(arp_req->eth_head.type);

	arp_req->arpmsg.mac_type[0] = 0x00;
	arp_req->arpmsg.mac_type[1] = 0x01;
	arp_req->arpmsg.protocal_type[0] = 0x08;
	arp_req->arpmsg.protocal_type[1] = 0x00;
	arp_req->arpmsg.mac_len = 0x06;
	arp_req->arpmsg.protocal_len = 0x04;
	arp_req->arpmsg.op[0] = 0x00;
	arp_req->arpmsg.op[1] = op;
	memcpy(arp_req->arpmsg.sender_mac, sender_mac, 6);
	memcpy(arp_req->arpmsg.sender_ip, sender_ip, 4);
	memcpy(arp_req->arpmsg.target_mac, target_mac, 6);
	memcpy(arp_req->arpmsg.target_ip, target_ip, 4);

	return 0;
}

// ARP 请求包
int PacketArpRequest(Arp *arp_req, u_char dest_mac[6], u_char src_mac[6], u_char sender_mac[6],
<span style="white-space:pre">						</span> u_char sender_ip[4], u_char target_mac[6], u_char target_ip[4])
{
<span style="white-space:pre">	</span>return PacketArp(arp_req,0x01,dest_mac,src_mac,sender_mac,sender_ip,target_mac,target_ip);
}


// ARP 响应包
int PacketArpReplay(Arp *arp_req, u_char dest_mac[6], u_char src_mac[6], u_char sender_mac[6],
<span style="white-space:pre">						</span> u_char sender_ip[4], u_char target_mac[6], u_char target_ip[4])
{
<span style="white-space:pre">	</span>return PacketArp(arp_req,0x02,dest_mac,src_mac,sender_mac,sender_ip,target_mac,target_ip);
}

三、发包

/*
	功能: src_mac 向局域网广播：target_ip 192.168.1.111 的 mac 是多少
*/
int Text1(Arp *arp)
{
	u_char dest_mac[6] = {0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};// 广播
	u_char src_mac[6] = {0xF0,0x7B,0xCB,0xA3,0x15,0x85};// 源mac地址 F0-7B-CB-A3-15-85
	u_char sender_mac[6] = {0xF0,0x7B,0xCB,0xA3,0x15,0x85}; // 发送端mac F0-7B-CB-A3-15-85
	u_char sender_ip[4] = {0xC0,0xA8,0x01,0x65}; //发送端IP地址 192.168.1.101
	u_char target_mac[6] = {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}; // 由于不知道mac,所以mac为空
	u_char target_ip[4] = {0xC0,0xA8,0x01,0x6F}; // 目的端ip 192.168.1.111;

	if(PacketArpRequest(arp,dest_mac,src_mac,sender_mac,sender_ip,target_mac,target_ip) == -1)
	{
		printf("Packet arp request error
");
		return -1;
	}
	return 0;
}

 Arp arp;
 if(Text1(&arp) == -1)
 {
  return ;
 }
 memcpy(packet, (void*)&arp, ARP_LEN);
 /* Send down the packet */
 if (pcap_sendpacket(fp, packet, ARP_LEN /* size */) != 0)
 {
  fprintf(stderr,"
Error sending the packet: %s
", pcap_geterr(fp));
  return;
 }

注：pcap_sendpacket 是winpcap里面的发包函数，此函数不支持linux

至此，我们的ARP组包、发包就完毕了，就是这么简单（winpcap的功劳），以下我们用wireshark来抓包，看我们的包有没有发送出去。

从抓包来看，我们的包已经正确发出去了（192.168.1.111是我本机的ip），并且从还能够看出，已经有回包了。回包的详细内容：

我们再来对照下请求包和响应包的差别：

不言而喻吧

同一时候。我们再看下我们本地的ARP缓存：

192.168.1.111这台机器的IP和MAC映射也就增加到ARP快速缓存了。

附源代码：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

// pcap_findalldevs_ex
#define HAVE_REMOTE
#include <pcap.h>

#define ARP_LEN 42

// 以太网的首部
typedef struct EthHead
{
	u_char dest_mac[6];		// 以太网的目的地址
	u_char src_mac[6];		// 以太网的源地址
	u_char type[2];			// 帧类型 ARP:0x0806
}EthHead;

// ARP数据包
typedef struct ArpMsg
{
	u_char mac_type[2];		// 硬件类型 以太网: 1
	u_char protocal_type[2];	// 协议类型 IP地址：0x0800
	u_char mac_len;			// 硬件地址长度 6
	u_char protocal_len;	// 协议地址长度 4
	u_char op[2];				// 操作字段 ARP请求:1 ARP应答:2 RARP请求:3 RARP应答:4 
	u_char sender_mac[6];	// 发送端以太网地址
	u_char sender_ip[4];	// 发送端IP地址
	u_char target_mac[6];	// 目的以太网地址
	u_char target_ip[4];	// 目的IP地址
}ArpMsg;

// 以太网ARP
typedef struct Arp
{
	EthHead eth_head;
	ArpMsg arpmsg;
}Arp;

/*
	函数名: PacketArp
	功	能: 封装ARP包
	參  数:
		arp_req  : Arp类型，出參
		op		 : 操作字段
				   ARP请求：1
				   ARP响应：2
				   RARP请求：3
				   RARP对应：4
		dest_mac : 以太网目的地址
		src_mac	 : 以太网源地址
		sender_mac:发送端以太网地址
		sender_ip : 发送端IP地址
		target_mac: 目的以太网地址
		target_ip : 目的IP地址
	返  回: 0正确。-1错误

*/
int PacketArp(Arp *arp_req, u_char op, u_char dest_mac[6], u_char src_mac[6], u_char sender_mac[6],
						 u_char sender_ip[4], u_char target_mac[6], u_char target_ip[4])
{
	if(arp_req == NULL)
		return -1;
	memcpy(arp_req->eth_head.dest_mac, dest_mac, 6);
	memcpy(arp_req->eth_head.src_mac, src_mac, 6);
	arp_req->eth_head.type[0] = 0x08;
	arp_req->eth_head.type[1] = 0x06;
	//arp_req->eth_head.type = htons(arp_req->eth_head.type);

	arp_req->arpmsg.mac_type[0] = 0x00;
	arp_req->arpmsg.mac_type[1] = 0x01;
	arp_req->arpmsg.protocal_type[0] = 0x08;
	arp_req->arpmsg.protocal_type[1] = 0x00;
	arp_req->arpmsg.mac_len = 0x06;
	arp_req->arpmsg.protocal_len = 0x04;
	arp_req->arpmsg.op[0] = 0x00;
	arp_req->arpmsg.op[1] = op;
	memcpy(arp_req->arpmsg.sender_mac, sender_mac, 6);
	memcpy(arp_req->arpmsg.sender_ip, sender_ip, 4);
	memcpy(arp_req->arpmsg.target_mac, target_mac, 6);
	memcpy(arp_req->arpmsg.target_ip, target_ip, 4);

	return 0;
}

// ARP 请求包
int PacketArpRequest(Arp *arp_req, u_char dest_mac[6], u_char src_mac[6], u_char sender_mac[6],
						 u_char sender_ip[4], u_char target_mac[6], u_char target_ip[4])
{
	return PacketArp(arp_req,0x01,dest_mac,src_mac,sender_mac,sender_ip,target_mac,target_ip);
}

// ARP 响应包
int PacketArpReplay(Arp *arp_req, u_char dest_mac[6], u_char src_mac[6], u_char sender_mac[6],
						 u_char sender_ip[4], u_char target_mac[6], u_char target_ip[4])
{
	return PacketArp(arp_req,0x02,dest_mac,src_mac,sender_mac,sender_ip,target_mac,target_ip);
}

// 打开网络适配器
pcap_if_t* choose_interface()
{
	pcap_if_t *alldevs;
	pcap_if_t *d;
	int inum;
	int i=0;
	char errbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE];

    /* Retrieve the device list on the local machine */
    if (pcap_findalldevs_ex(PCAP_SRC_IF_STRING, NULL, &alldevs, errbuf) == -1)
    {
        fprintf(stderr,"Error in pcap_findalldevs: %s
", errbuf);
        exit(1);
    }
    
    /* Print the list */
    for(d=alldevs; d; d=d->next)
    {
        printf("%d. %s", ++i, d->name);
        if (d->description)
            printf(" (%s)
", d->description);
        else
            printf(" (No description available)
");
    }

    if(i==0)
    {
        printf("
No interfaces found! Make sure WinPcap is installed.
");
        return NULL;
    }
    
    printf("Enter the interface number (1-%d):",i);
    scanf_s("%d", &inum);
    
    if(inum < 1 || inum > i)
    {
        printf("
Interface number out of range.
");
        /* Free the device list */
        pcap_freealldevs(alldevs);
        return NULL;
    }
        
    /* Jump to the selected adapter */
    for(d=alldevs, i=0; i< inum-1 ;d=d->next, i++);
    
    return d;
}

/*
	功能: src_mac 向局域网广播：target_ip 192.168.1.111 的 mac 是多少
*/
int Text1(Arp *arp)
{
	u_char dest_mac[6] = {0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};// 广播
	u_char src_mac[6] = {0xF0,0x7B,0xCB,0xA3,0x15,0x85};// 源mac地址 F0-7B-CB-A3-15-85
	u_char sender_mac[6] = {0xF0,0x7B,0xCB,0xA3,0x15,0x85}; // 发送端mac F0-7B-CB-A3-15-85
	u_char sender_ip[4] = {0xC0,0xA8,0x01,0x65}; //发送端IP地址 192.168.1.101
	u_char target_mac[6] = {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}; // 由于不知道mac,所以mac为空
	u_char target_ip[4] = {0xC0,0xA8,0x01,0x6F}; // 目的端ip 192.168.1.111;

	if(PacketArpRequest(arp,dest_mac,src_mac,sender_mac,sender_ip,target_mac,target_ip) == -1)
	{
		printf("Packet arp request error
");
		return -1;
	}
	return 0;
}

void main(int argc, char **argv)
{
	pcap_t *fp;
	char errbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE];
	u_char packet[ARP_LEN];
	int i;
    
	pcap_if_t *d = choose_interface();
	if(d == NULL)
	{
		exit(1);
	}
	char *source = d->name;

    /* Open the output device */
	if ( (fp= pcap_open(source,            // name of the device
                        100,                // portion of the packet to capture (only the first 100 bytes)
                        PCAP_OPENFLAG_PROMISCUOUS,  // promiscuous mode
                        1000,               // read timeout
                        NULL,               // authentication on the remote machine
                        errbuf              // error buffer
                        ) ) == NULL)
    {
        fprintf(stderr,"
Unable to open the adapter. %s is not supported by WinPcap
", argv[1]);
        return;
    }

	Arp arp;
	if(Text1(&arp) == -1)
	{
		return ;
	}

	memcpy(packet, (void*)&arp, ARP_LEN);
    /* Send down the packet */
	if (pcap_sendpacket(fp, packet, ARP_LEN /* size */) != 0)
	{
		fprintf(stderr,"
Error sending the packet: %s
", pcap_geterr(fp));
		return;
	}

    return;
}