如何在linux下檢測（自身）IP衝突

　　最近遇到一個需求，或者說是一個用戶現場問題。

　　我們設備先安裝，設置dhcp模式獲取ip進行聯網，後來又安裝了其他設備，但該設備是手動設置的靜態ip地址，正好與我們設備衝突，造成網絡故障。

 

　　那我們就需要有一個能夠檢測ip衝突的方法，這個可以使用ARP協議的ACD功能（Address Conflict Detection，在RFC 5227中提出）。

　　（ARP協議主要用於局域網IP地址與MAC地址轉換，因爲我們網絡主機之間收發數據其實是使用的硬件地址而非IP地址；向外網發數據時其實就是發給網關，網關再發給網關以此類推）

 

　　ACD功能中使用ARP Request的不同兩種參數填充方式分別作爲ARP Probe和ARP Announcement，後者是告訴別人我要用某個IP地址了，前者是聞訊局域網內是否有人已經用了某個IP地址。

　　因此我們可以使用ARP Probe來檢測IP衝突。

 

　　當我們通過網卡向局域網廣播ARP Probe時，如果其他主機使用了我們聞訊的IP地址，則會響應，我們就知道IP衝突了。

　　代碼如下

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <stdlib.h>
  3 #include <string.h>
  4 #include <errno.h>
  5 #include <sys/types.h>
  6 #include <sys/socket.h>
  7 #include <linux/if_packet.h>
  8 #include <netdb.h>
  9 #include <unistd.h>
 10 #include <arpa/inet.h>
 11 #include <sys/ioctl.h>
 12 #include <net/ethernet.h>
 13 #include <netinet/ether.h>
 14 #include <net/if.h>
 15 #include <netinet/ip.h>
 16 #include <sys/ioctl.h>
 17 #include <net/if.h>
 18 #include <netinet/in.h>
 19 #include <netdb.h>
 20 #include <sys/time.h>
 21 
 22 static int get_mac(const char *if_name, char *mac);
 23 static int get_ifidx(const char *if_name, int *idx);
 24 
 25 int main(int argc, char *argv[])
 26 {
 27     if (argc < 3)
 28     {
 29         printf("Usage: %s if_name detect_ip\n\tLike: %s wlan0 192.168.0.211\n", argv[0], argv[0]);
 30         exit(EXIT_FAILURE);
 31     }
 32 
 33     const char *if_name = argv[1];
 34     const char *dst_ip = argv[2];
 35 
 36     unsigned int ip4bit = 0;
 37     {
 38         struct in_addr addr = {0};
 39         if (inet_aton(dst_ip, &addr) == 0)
 40         {
 41             perror("inet_aton");
 42             exit(EXIT_FAILURE);
 43         }
 44         ip4bit = addr.s_addr;
 45     }
 46 
 47     char mac[6] = {0};
 48     if (get_mac(if_name, mac) != 0)
 49     {
 50         perror("inet_aton");
 51         exit(EXIT_FAILURE);
 52     }
 53 
 54     int sock_client = socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ALL));
 55     if (sock_client < 0)
 56     {
 57         perror("socket");
 58         exit(EXIT_FAILURE);
 59     }
 60     int sock_server;
 61     if ((sock_server = socket(AF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ARP))) < 0)
 62     {
 63         perror("cannot create socket");
 64         exit(EXIT_FAILURE);
 65     }
 66     struct timeval tv_out;
 67     tv_out.tv_sec = 1;
 68     tv_out.tv_usec = 0;
 69     setsockopt(sock_server, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &tv_out, sizeof(tv_out));
 70 
 71     unsigned char arp_probe_msg[] = {
 72         0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, /*目的mac地址*/
 73         0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, /*源mac地址*/
 74         0x08, 0x06,                         /*幀類型*/
 75 
 76         /*ARP報文頭部(28個字節)*/
 77         0x00, 0x01,                         /*硬件類型*/
 78         0x08, 0x00,                         /*協議類型*/
 79         6,                                  /*硬件地址長度*/
 80         4,                                  /*協議地址長度*/
 81         0x00, 0x01,                         /*ARP請求*/
 82         0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, /*源mac地址*/
 83         0, 0, 0, 0,                         /*源IP*/
 84         0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, /*目的mac地址*/
 85         0, 0, 0, 0                          /*目的IP*/
 86     };
 87 
 88     memcpy(arp_probe_msg + 6, mac, 6);
 89     memcpy(arp_probe_msg + 22, mac, 6);
 90     memcpy(arp_probe_msg + 38, &ip4bit, 4);
 91 
 92     int if_idx;
 93     if (get_ifidx(if_name, &if_idx) != 0)
 94         exit(EXIT_FAILURE);
 95 
 96     // 發送5次
 97     for (int i = 0; i < 5; ++i)
 98     {
 99         struct sockaddr_ll sll;
100         bzero(&sll, sizeof(sll));
101         sll.sll_ifindex = if_idx;
102 
103         if (sendto(sock_client, arp_probe_msg, sizeof arp_probe_msg, 0, (struct sockaddr *)&sll, sizeof(sll)) < sizeof arp_probe_msg)
104         {
105             perror("sendto");
106             exit(EXIT_FAILURE);
107         }
108     }
109 
110     char buffer[42] = {0};
111     int recv_count = 0;
112     // 接受最多100條或3秒超時
113     struct timeval recv_start_time;
114     gettimeofday(&recv_start_time, NULL);
115     while (recv_count++ < 100 && recv(sock_server, buffer, sizeof(buffer), 0))
116     {
117         if ((((buffer[12]) << 8) + buffer[13]) != ETH_P_ARP)
118             continue;
119         struct timeval now_time;
120         gettimeofday(&now_time, NULL);
121         if (now_time.tv_sec - recv_start_time.tv_sec > 2)
122             break;
123         char arp_rsp_mac[18] = {0};
124         char arp_rsp_ip[18] = {0};
125         sprintf(arp_rsp_mac, "%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x", buffer[22], buffer[23], buffer[24], buffer[25], buffer[26], buffer[27]);
126         sprintf(arp_rsp_ip, "%d.%d.%d.%d", buffer[28], buffer[29], buffer[30], buffer[31]);
127         // printf("%s %s\n", arp_rsp_mac, arp_rsp_ip);
128         if (strcmp(arp_rsp_ip, dst_ip) == 0)
129         {
130             printf("%s", arp_rsp_mac);
131             return 0;
132         }
133     }
134 
135     return 0;
136 }
137 
138 int get_mac(const char *if_name, char *mac)
139 {
140     int fd, rtn;
141     struct ifreq ifr;
142 
143     if (!if_name || !mac)
144     {
145         return -1;
146     }
147     fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
148     if (fd < 0)
149     {
150         perror("socket");
151         return -1;
152     }
153     ifr.ifr_addr.sa_family = AF_INET;
154     strncpy(ifr.ifr_name, (const char *)if_name, IFNAMSIZ - 1);
155 
156     if ((rtn = ioctl(fd, SIOCGIFHWADDR, &ifr)) == 0)
157         memcpy(mac, (unsigned char *)ifr.ifr_hwaddr.sa_data, 6);
158     close(fd);
159     return rtn;
160 }
161 
162 int get_ifidx(const char *if_name, int *idx)
163 {
164     int fd, rtn;
165     struct ifreq ifr;
166 
167     if (!if_name || !idx)
168     {
169         return -1;
170     }
171     fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
172     if (fd < 0)
173     {
174         perror("socket");
175         return -1;
176     }
177     ifr.ifr_addr.sa_family = AF_INET;
178     strncpy(ifr.ifr_name, (const char *)if_name, IFNAMSIZ - 1);
179 
180     if ((rtn = ioctl(fd, SIOCGIFINDEX, &ifr)) == 0)
181         *idx = ifr.ifr_ifindex;
182     close(fd);
183     return rtn;
184 }

　　代碼並不複雜，大家注意看71-90行，構造了ARP Probe數據封包。這個數據包就是向局域網廣播，聞訊特定IP是否被使用。

　　數據封包發送之後，我們就等待其他主機的響應。如果被使用了，則會命中130行代碼。

 

　　這個代碼不僅可以在手動設置IP之前探測該IP是否被使用，也能在主機正常工作途中實時探測有沒有其他設備設置了與我們衝突的IP。

　　linux下使用原始套接字需要root權限哦。

 

　　最後修改時間 2022-09-28 19:27:37