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

ARP协议(4)ARP编程_源地址


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\n");
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,"\nError sending the packet: %s\n", 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。

ARP协议(4)ARP编程_源地址_02

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:

ARP协议(4)ARP编程_数据结构_03

我们再来对照下请求包和响应包的差别:

ARP协议(4)ARP编程_ip地址_04



不言而喻吧


同一时候。我们再看下我们本地的ARP缓存:

ARP协议(4)ARP编程_源地址_05



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\n", errbuf);
exit(1);
}

/* Print the list */
for(d=alldevs; d; d=d->next)
{
printf("%d. %s", ++i, d->name);
if (d->description)
printf(" (%s)\n", d->description);
else
printf(" (No description available)\n");
}

if(i==0)
{
printf("\nNo interfaces found! Make sure WinPcap is installed.\n");
return NULL;
}

printf("Enter the interface number (1-%d):",i);
scanf_s("%d", &inum);

if(inum < 1 || inum > i)
{
printf("\nInterface number out of range.\n");
/* 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\n");
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,"\nUnable to open the adapter. %s is not supported by WinPcap\n", 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,"\nError sending the packet: %s\n", pcap_geterr(fp));
return;
}

return;
}