ARP (Address Resolution Protocol,地址解析协议),是一种用于将 IP
地址转换为物理地址(MAC地址
)的协议。它在 TCP/IP
协议栈中处于链路层,为了在局域网中能够正确传输数据包而设计,由协议数据单元和对应的操作命令组成。ARP
既可以由操作系统处理,也可以由网卡处理。
该协议的作用是通过一个局域网上的互联网协议(IP)地址来查询对应的物理硬件地址,如数据包发送到路由器时,ARP 协议将使用嵌入在数据包中的目的 IP 地址查找对应的物理地址,路由器根据获取的 MAC 地址转发数据包到下一个网络。
协议工作过程如下:
主机A通过查找其ARP缓存表,比对目标的IP地址是否存在于ARP缓存表中。
如果目标机器的IP地址不存在于本地ARP缓存表中,则主机A需要进行ARP请求过程,它广播一个ARP请求。
当其他主机收到这个请求时,它会比对主机A设置的这个目标IP地址和自己的IP地址是否一致。
如果一致的话,说明被查询的这个IP地址正是自己的IP地址,此时这个主机就会直接向主机A发送ARP响应数据包。
主机A在获得了目标主机的MAC地址信息之后,会把这个MAC地址信息存储到自己的ARP缓存表中,以便以后再次使用。
ARP主机探测原理是通过发送 ARP 查询报文,来获取目标主机的 MAC 地址,进而获取目标主机的 IP 地址。
主机探测的具体实现步骤如下:
构造一个ARP
查询报文,报文中的目标IP
地址为需要探测的主机IP
地址,源IP
地址为探测主机的IP地址,源MAC
地址为探测主机网卡的MAC
地址。
发送ARP
查询报文。如果目标主机在线,且相应功能正常,它将返回一个ARP
响应报文,其中包含目标主机的MAC
地址。
接收到ARP
响应报文之后,分析报文,从中提取出目标主机的MAC
地址和IP
地址等信息。
在Windows
系统下,我们可以调用SendARP()
函数实现ARP
探测,该函数用于发送ARP
请求到指定的 IP
地址,以获取其 MAC
地址。该函数参数传入目标 IP
地址时能够返回对应 MAC
地址。
SendARP 函数原型如下:
DWORD SendARP ( IN IPAddr DestIP, IN IPAddr SrcIP, OUT PULONG pMacAddr, IN OUT PULONG PhyAddrLen ) ;
该函数的第一个参数为目标IP
地址,第二个参数为本地主机IP
地址(可以填 0),第三个参数为接收返回的目标 MAC
地址的指针,第四个参数为指向缓冲区大小的指针。
当调用 SendARP()
函数时,如果目标 IP
地址是在同一物理网络中,则返回目标 IP
地址对应的 MAC
地址,并且函数返回值为 NO_ERROR
。如果目标 IP
地址无效,或者无法获得对应的 MAC
地址,则函数返回值为错误代码,应该根据错误代码来进行处理。
如下代码实现了扫描局域网中指定ARP
主机地址的功能。代码主要使用了SendARP()
函数来查询目标主机的MAC
地址,并将结果输出。具体实现步骤如下:
#include <stdio.h> #include <winsock2.h> #include <IPHlpApi.h> #pragma comment (lib,"ws2_32.lib" ) #pragma comment (lib,"iphlpapi.lib" ) void ArpScan (char *LocalIP,char *TargetIP) { ULONG localIP = inet_addr(LocalIP); ULONG targetIP = inet_addr(TargetIP); ULONG macBuf[2 ] = { 0 }; ULONG macLen = 6 ; DWORD retValue = SendARP(targetIP, localIP, macBuf, &macLen); unsigned char *mac = (unsigned char *)macBuf; printf ("IP: %-12s --> MAC: " , TargetIP); for (int x = 0 ; x < macLen; x++) { printf ("%.2X" , mac[x]); if (x != macLen - 1 ) printf ("-" ); } printf ("\n" ); } int main (int argc,char * argv[]) { for (int x = 1 ; x < 100 ; x++) { char target[32 ] = { 0 }; sprintf (target, "192.168.1.%d" , x); ArpScan("192.168.1.2" , target); } system("pause" ); return 0 ; }
根据端口探测中所使用的方法,实现多线程也很容易,如下代码实现了使用多线程方式扫描局域网内存活的主机。代码中使用 SendARP()
函数来探测目标主机是否存活,并使用多线程方式来加快扫描速度,同时使用临界区来控制多线程条件下的输出效果。
具体实现过程如下:
定义 checkActive()
函数,该函数使用 SendARP()
函数来判断目标主机是否存活。如果目标主机存活,则在屏幕上输出其 IP
和 MAC
地址。
定义 threadProc()
函数来作为多线程的回调函数。该函数接收一台主机的 IP
地址,并调用 checkActive()
函数来探测该主机是否在线。
在 main()
函数中,定义开始和结束的 IP
地址,并使用 for
循环遍历这个 IP
地址段。在循环中,使用 CreateThread()
函数来创建多个线程,每个线程负责探测其中一台主机是否在线。
在 checkActive()
函数中,多线程会涉及到在界面上的输出,为了控制多线程在输出上的次序,使用了 EnterCriticalSection()
和 LeaveCriticalSection()
函数来表示临界区,只有进入临界区的线程能够打印输出,其他线程需要等待进入临界区。
#include <stdio.h> #include <winsock2.h> #include <iphlpapi.h> #pragma comment(lib,"ws2_32.lib" ) #pragma comment(lib,"iphlpapi.lib" ) CRITICAL_SECTION g_critical; bool checkActive (in_addr ip) { ULONG dstMac[2 ] = { 0 }; memset (dstMac, 0xff , sizeof (dstMac)); ULONG size = 6 ; HRESULT re = SendARP(ip.S_un.S_addr, 0 , dstMac, &size); if (re == NO_ERROR && size == 6 ) { EnterCriticalSection(&g_critical); printf ("[+] 发现存活主机: %-15s ---> MAC :" , inet_ntoa(ip)); BYTE *bPhysAddr = (BYTE *)& dstMac; for (int i = 0 ; i < (int )size; i++) { if (i == (size - 1 )) { printf ("%.2X\n" , (int )bPhysAddr[i]); } else { printf ("%.2X-" , (int )bPhysAddr[i]); } } LeaveCriticalSection(&g_critical); return true ; } else { return false ; } } DWORD WINAPI threadProc (LPVOID lpThreadParameter) { in_addr ip; ip.S_un.S_addr = (ULONG)lpThreadParameter; checkActive(ip); return 0 ; } int main (int argc, char *argv[]) { in_addr ip_start, ip_end; ip_start.S_un.S_addr = inet_addr("192.168.9.1" ); ip_end.S_un.S_addr = inet_addr("192.168.9.254" ); InitializeCriticalSection(&g_critical); for (in_addr ip = ip_start; ip.S_un.S_addr < ip_end.S_un.S_addr; ip.S_un.S_un_b.s_b4++) { printf ("探测: %s \r" , inet_ntoa(ip)); CreateThread(NULL , 0 , threadProc, (LPVOID)ip.S_un.S_addr, 0 , 0 ); } system("pause" ); return 0 ; }
编译并运行上述代码片段,则会探测192.168.9.1
到192.168.9.254
网段内存活的主机,并输出该主机的MAC信息,输出效果图如下所示;