IP冲突检测程序源码及分析 (arp实现IP冲突检测)

当主机启动的时候，将发送一个免费的arp请求，即请求自己的ip地址的mac地址。
此免费arp请求有两个作用：
1、通告整个lan说ip地址XXX是我的，对应的mac是XXX，他没有期望有人会应答这个请求
2、另外一个目的就是检测ip地址冲突，如果有主机的ip和我的相同，他将回一个arp响应，当我接受到这个响应的时候，我知道lan内有一个主机的ip与我相同，于是我报一个ip地址冲突的错误

值 得注意的是：lan中的路由器始终不会发现ip地址冲突的问题，每次收到该ip的arp报文之后，只是简单的将arp表修改。因为目前的主机的实现都很文 明，即当检测到lan中有一个同ip的主机存在之后是先封闭自己而不是继续竞争，所以一开始连接成功的主机会一直成功。

本程序是网上很多被人采用的IP冲突检测程序，在这里感谢作者的分享。

  首先是头文件，这一部分定义了两个结构，一个是ARP包，arpMsg，其中包含了ARP请求和应答的分组格式，实际就是一个固定的arp封装。另外一个是对所有本地信息的配置，这里作者也封装了一个包server_config_t。

 

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1. #ifndef __CHECKIP_H   
2. #define __CHECKIP_H   
3.   
4. struct arpMsg {  
5.     struct ethhdr ethhdr;       /* Ethernet header */  
6.     u_short htype;              /* hardware type (must be ARPHRD_ETHER) */  
7.     u_short ptype;              /* protocol type (must be ETH_P_IP) */  
8.     u_char  hlen;               /* hardware address length (must be 6) */  
9.     u_char  plen;               /* protocol address length (must be 4) */  
10.     u_short operation;          /* ARP opcode */  
11.     u_char  sHaddr[6];          /* sender's hardware address */  
12.     u_char  sInaddr[4];         /* sender's IP address */  
13.     u_char  tHaddr[6];          /* target's hardware address */  
14.     u_char  tInaddr[4];         /* target's IP address */  
15.     u_char  pad[18];            /* pad for min. Ethernet payload (60 bytes) */  
16. };  
17.   
18. struct server_config_t {  
19.     u_int32_t server;       /* Our IP, in network order */  
20.     u_int32_t start;        /* Start address of leases, network order */  
21.     u_int32_t end;          /* End of leases, network order */  
22.     struct option_set *options; /* List of DHCP options loaded from the config file */  
23.     char *interface;        /* The name of the interface to use */  
24.     int ifindex;            /* Index number of the interface to use */  
25.     unsigned char arp[6];       /* Our arp address */  
26.     unsigned long lease;        /* lease time in seconds (host order) */  
27.     unsigned long max_leases;   /* maximum number of leases (including reserved address) */  
28.     char remaining;         /* should the lease file be interpreted as lease time remaining, or 
29.                      * as the time the lease expires */  
30.     unsigned long auto_time;    /* how long should udhcpd wait before writing a config file. 
31.                      * if this is zero, it will only write one on SIGUSR1 */  
32.     unsigned long decline_time;     /* how long an address is reserved if a client returns a 
33.                          * decline message */  
34.     unsigned long conflict_time;    /* how long an arp conflict offender is leased for */  
35.     unsigned long offer_time;   /* how long an offered address is reserved */  
36.     unsigned long min_lease;    /* minimum lease a client can request*/  
37.     char *lease_file;  
38.     char *pidfile;  
39.     char *notify_file;      /* What to run whenever leases are written */  
40.     u_int32_t siaddr;       /* next server bootp option */  
41.     char *sname;            /* bootp server name */  
42.     char *boot_file;        /* bootp boot file option */  
43. };    
44.   
45. #endif /* __CHECKIP_H */  

#ifndef __CHECKIP_H#define __CHECKIP_Hstruct arpMsg { struct ethhdr ethhdr; /* Ethernet header */ u_short htype; /* hardware type (must be ARPHRD_ETHER) */ u_short ptype; /* protocol type (must be ETH_P_IP) */ u_char hlen; /* hardware address length (must be 6) */ u_char plen; /* protocol address length (must be 4) */ u_short operation; /* ARP opcode */ u_char sHaddr[6]; /* sender's hardware address */ u_char sInaddr[4]; /* sender's IP address */ u_char tHaddr[6]; /* target's hardware address */ u_char tInaddr[4]; /* target's IP address */ u_char pad[18]; /* pad for min. Ethernet payload (60 bytes) */};struct server_config_t { u_int32_t server; /* Our IP, in network order */ u_int32_t start; /* Start address of leases, network order */ u_int32_t end; /* End of leases, network order */ struct option_set *options; /* List of DHCP options loaded from the config file */ char *interface; /* The name of the interface to use */ int ifindex; /* Index number of the interface to use */ unsigned char arp[6]; /* Our arp address */ unsigned long lease; /* lease time in seconds (host order) */ unsigned long max_leases; /* maximum number of leases (including reserved address) */ char remaining; /* should the lease file be interpreted as lease time remaining, or * as the time the lease expires */ unsigned long auto_time; /* how long should udhcpd wait before writing a config file. * if this is zero, it will only write one on SIGUSR1 */ unsigned long decline_time; /* how long an address is reserved if a client returns a * decline message */ unsigned long conflict_time; /* how long an arp conflict offender is leased for */ unsigned long offer_time; /* how long an offered address is reserved */ unsigned long min_lease; /* minimum lease a client can request*/ char *lease_file; char *pidfile; char *notify_file; /* What to run whenever leases are written */ u_int32_t siaddr; /* next server bootp option */ char *sname; /* bootp server name */ char *boot_file; /* bootp boot file option */}; #endif /* __CHECKIP_H */

 

 

 

之后是C文件checkip.c，首先是主函数main()

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1. #include <stdio.h>  
2. #include <stdlib.h>  
3. #include <unistd.h>   
4. #include <string.h>  
5. #include <errno.h>  
6. #include <time.h>  
7.  
8. #include <sys/types.h>  
9. #include <sys/socket.h>  
10. #include <sys/ioctl.h>  
11.                  
12. #include <netinet/in.h>   
13. #include <netinet/if_ether.h>  
14. #include <net/if.h>  
15. #include <net/if_arp.h>  
16. #include <arpa/inet.h>    
17.                  
18. #include "checkip.h"  
19.          
20. #define MAC_BCAST_ADDR      (unsigned char *) "/xff/xff/xff/xff/xff/xff" 
21. #define ETH_INTERFACE       "eth0"  
22.               
23. struct server_config_t server_config;  
24.   
25. int main(int argc, char *argv[])  
26. {         
27.     if(argc < 2)  
28.     {     
29.         printf("Usage: checkip ipaddr/n");  
30.         exit(0);  
31.     }  
32.       
33.     /*读以太网接口函数，获取一些配置信息*/  
34.     if (read_interface(ETH_INTERFACE, &server_config.ifindex,  
35.                &server_config.server, server_config.arp) < 0)  
36.     {  
37.         exit(0);  
38.     }  
39.       
40.     /*IP检测函数*/  
41.     if(check_ip(inet_addr(argv[1])) == 0)  
42.     {  
43.         printf("IP:%s can use/n", argv[1]);   
44.     }  
45.     else  
46.     {  
47.         printf("IP:%s conflict/n", argv[1]);  
48.     }  
49.       
50.     return 0;  
51. }  

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h> #include <string.h>#include <errno.h>#include <time.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/ioctl.h> #include <netinet/in.h> #include <netinet/if_ether.h>#include <net/if.h>#include <net/if_arp.h>#include <arpa/inet.h> #include "checkip.h" #define MAC_BCAST_ADDR (unsigned char *) "/xff/xff/xff/xff/xff/xff"#define ETH_INTERFACE "eth0" struct server_config_t server_config;int main(int argc, char *argv[]){ if(argc < 2) { printf("Usage: checkip ipaddr/n"); exit(0); } /*读以太网接口函数，获取一些配置信息*/ if (read_interface(ETH_INTERFACE, &server_config.ifindex, &server_config.server, server_config.arp) < 0) { exit(0); } /*IP检测函数*/ if(check_ip(inet_addr(argv[1])) == 0) { printf("IP:%s can use/n", argv[1]); } else { printf("IP:%s conflict/n", argv[1]); } return 0;}

 

先分析read_interface函数

 

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1. /*参数分别表示 网卡设备类型 接口检索索引 主机IP地址 主机arp地址*/  
2. int read_interface(char *interface, int *ifindex, u_int32_t *addr, unsigned char *arp)  
3. {  
4.     int fd;  
5.     /*ifreq结构定义在/usr/include/net/if.h，用来配置ip地址，激活接口，配置MTU等接口信息的。 
6.     其中包含了一个接口的名字和具体内容——（是个共用体，有可能是IP地址，广播地址，子网掩码，MAC号，MTU或其他内容）。 
7.     ifreq包含在ifconf结构中。而ifconf结构通常是用来保存所有接口的信息的。 
8.     */  
9.     struct ifreq ifr;  
10.     struct sockaddr_in *our_ip;  
11.   
12.     memset(&ifr, 0, sizeof(struct ifreq));  
13.     /*建立一个socket函数，SOCK_RAW是为了获取第三个参数的IP包数据， 
14.      IPPROTO_RAW提供应用程序自行指定IP头部的功能。 
15.     */  
16.     if((fd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW)) >= 0) {  
17.         ifr.ifr_addr.sa_family = AF_INET;  
18.         /*将网卡类型赋值给ifr_name*/  
19.         strcpy(ifr.ifr_name, interface);  
20.   
21.         if (addr) {  
22.             /*SIOCGIFADDR用于检索接口地址*/  
23.             if (ioctl(fd, SIOCGIFADDR, &ifr) == 0) {  
24.                 /*获取本机IP地址，addr是一个指向该地址的指针*/  
25.                 our_ip = (struct sockaddr_in *) &ifr.ifr_addr;  
26.                 *addr = our_ip->sin_addr.s_addr;  
27.                 printf("%s (our ip) = %s/n", ifr.ifr_name, inet_ntoa(our_ip->sin_addr));  
28.             } else {  
29.                 printf("SIOCGIFADDR failed, is the interface up and configured?: %s/n",  
30.                         strerror(errno));  
31.                 return -1;  
32.             }  
33.         }  
34.   
35.         /*SIOCGIFINDEX用于检索接口索引*/  
36.         if (ioctl(fd, SIOCGIFINDEX, &ifr) == 0) {  
37.             printf("adapter index %d/n", ifr.ifr_ifindex);  
38.             /*指针ifindex 获取索引*/  
39.             *ifindex = ifr.ifr_ifindex;  
40.         } else {  
41.             printf("SIOCGIFINDEX failed!: %s/n", strerror(errno));  
42.             return -1;  
43.         }  
44.         /*SIOCGIFHWADDR用于检索硬件地址*/  
45.         if (ioctl(fd, SIOCGIFHWADDR, &ifr) == 0) {  
46.             /*所获取的硬件地址复制到结构server_config的数组arp[6]参数中*/  
47.             memcpy(arp, ifr.ifr_hwaddr.sa_data, 6);  
48.             printf("adapter hardware address %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x/n",  
49.                 arp[0], arp[1], arp[2], arp[3], arp[4], arp[5]);  
50.         } else {  
51.             printf("SIOCGIFHWADDR failed!: %s/n", strerror(errno));  
52.             return -1;  
53.         }  
54.     }  
55.     else {  
56.         printf("socket failed!: %s/n", strerror(errno));  
57.         return -1;  
58.     }  
59.     close(fd);  
60.     return 0;  
61. }  

/*参数分别表示 网卡设备类型 接口检索索引 主机IP地址 主机arp地址*/int read_interface(char *interface, int *ifindex, u_int32_t *addr, unsigned char *arp){ int fd; /*ifreq结构定义在/usr/include/net/if.h，用来配置ip地址，激活接口，配置MTU等接口信息的。 其中包含了一个接口的名字和具体内容——（是个共用体，有可能是IP地址，广播地址，子网掩码，MAC号，MTU或其他内容）。 ifreq包含在ifconf结构中。而ifconf结构通常是用来保存所有接口的信息的。 */ struct ifreq ifr; struct sockaddr_in *our_ip; memset(&ifr, 0, sizeof(struct ifreq)); /*建立一个socket函数，SOCK_RAW是为了获取第三个参数的IP包数据， IPPROTO_RAW提供应用程序自行指定IP头部的功能。 */ if((fd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW)) >= 0) { ifr.ifr_addr.sa_family = AF_INET; /*将网卡类型赋值给ifr_name*/ strcpy(ifr.ifr_name, interface); if (addr) { /*SIOCGIFADDR用于检索接口地址*/ if (ioctl(fd, SIOCGIFADDR, &ifr) == 0) { /*获取本机IP地址，addr是一个指向该地址的指针*/ our_ip = (struct sockaddr_in *) &ifr.ifr_addr; *addr = our_ip->sin_addr.s_addr; printf("%s (our ip) = %s/n", ifr.ifr_name, inet_ntoa(our_ip->sin_addr)); } else { printf("SIOCGIFADDR failed, is the interface up and configured?: %s/n", strerror(errno)); return -1; } } /*SIOCGIFINDEX用于检索接口索引*/ if (ioctl(fd, SIOCGIFINDEX, &ifr) == 0) { printf("adapter index %d/n", ifr.ifr_ifindex); /*指针ifindex 获取索引*/ *ifindex = ifr.ifr_ifindex; } else { printf("SIOCGIFINDEX failed!: %s/n", strerror(errno)); return -1; } /*SIOCGIFHWADDR用于检索硬件地址*/ if (ioctl(fd, SIOCGIFHWADDR, &ifr) == 0) { /*所获取的硬件地址复制到结构server_config的数组arp[6]参数中*/ memcpy(arp, ifr.ifr_hwaddr.sa_data, 6); printf("adapter hardware address %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x/n", arp[0], arp[1], arp[2], arp[3], arp[4], arp[5]); } else { printf("SIOCGIFHWADDR failed!: %s/n", strerror(errno)); return -1; } } else { printf("socket failed!: %s/n", strerror(errno)); return -1; } close(fd); return 0;}

 

读取所有本地网络信息后，执行函数check_ip()，该函数主要执行了arrpping()函数，如果arpping函数的返回值为0，说明检测发出的到ip是冲突的

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1. int check_ip(u_int32_t addr)  
2. {  
3.     struct in_addr temp;  
4.   
5.     if (arpping(addr, server_config.server, server_config.arp, ETH_INTERFACE) == 0)  
6.     {  
7.         temp.s_addr = addr;  
8.         printf("%s belongs to someone, reserving it for %ld seconds/n",  
9.             inet_ntoa(temp), server_config.conflict_time);  
10.         return 1;  
11.     }  
12.     else  
13.         return 0;  
14. }  

int check_ip(u_int32_t addr){ struct in_addr temp; if (arpping(addr, server_config.server, server_config.arp, ETH_INTERFACE) == 0) { temp.s_addr = addr; printf("%s belongs to someone, reserving it for %ld seconds/n", inet_ntoa(temp), server_config.conflict_time); return 1; } else return 0;}

 

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1. /*参数说明 目标IP地址，本机IP地址，本机mac地址，网卡类型*/  
2. int arpping(u_int32_t yiaddr, u_int32_t ip, unsigned char *mac, char *interface)  
3. {  
4.     int timeout = 2;  
5.     int optval = 1;  
6.     int s;                      /* socket */  
7.     int rv = 1;                 /* return value */  
8.     struct sockaddr addr;       /* for interface name */  
9.     struct arpMsg arp;  
10.     fd_set fdset;  
11.     struct timeval tm;  
12.     time_t prevTime;  
13.   
14.     /*socket发送一个arp包*/  
15.     if ((s = socket (PF_PACKET, SOCK_PACKET, htons(ETH_P_ARP))) == -1) {  
16.         printf("Could not open raw socket/n");  
17.         return -1;  
18.     }  
19.       
20.     /*设置套接口类型为广播，把这个arp包是广播到这个局域网*/  
21.     if (setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &optval, sizeof(optval)) == -1) {  
22.         printf("Could not setsocketopt on raw socket/n");  
23.         close(s);  
24.         return -1;  
25.     }  
26.   
27.     /* 对arp设置，这里按照arp包的封装格式赋值即可，详见http://blog.csdn.net/wanxiao009/archive/2010/05/21/5613581.aspx */  
28.     memset(&arp, 0, sizeof(arp));  
29.     memcpy(arp.ethhdr.h_dest, MAC_BCAST_ADDR, 6);   /* MAC DA */  
30.     memcpy(arp.ethhdr.h_source, mac, 6);        /* MAC SA */  
31.     arp.ethhdr.h_proto = htons(ETH_P_ARP);      /* protocol type (Ethernet) */  
32.     arp.htype = htons(ARPHRD_ETHER);        /* hardware type */  
33.     arp.ptype = htons(ETH_P_IP);            /* protocol type (ARP message) */  
34.     arp.hlen = 6;                   /* hardware address length */  
35.     arp.plen = 4;                   /* protocol address length */  
36.     arp.operation = htons(ARPOP_REQUEST);       /* ARP op code */  
37.     *((u_int *) arp.sInaddr) = ip;          /* source IP address */  
38.     memcpy(arp.sHaddr, mac, 6);         /* source hardware address */  
39.     *((u_int *) arp.tInaddr) = yiaddr;      /* target IP address */  
40.   
41.     memset(&addr, 0, sizeof(addr));  
42.     strcpy(addr.sa_data, interface);  
43.     /*发送arp请求*/  
44.     if (sendto(s, &arp, sizeof(arp), 0, &addr, sizeof(addr)) < 0)  
45.         rv = 0;  
46.   
47.     /* 利用select函数进行多路等待*/  
48.     tm.tv_usec = 0;  
49.     time(&prevTime);  
50.     while (timeout > 0) {  
51.         FD_ZERO(&fdset);  
52.         FD_SET(s, &fdset);  
53.         tm.tv_sec = timeout;  
54.         if (select(s + 1, &fdset, (fd_set *) NULL, (fd_set *) NULL, &tm) < 0) {  
55.             printf("Error on ARPING request: %s/n", strerror(errno));  
56.             if (errno != EINTR) rv = 0;  
57.         } else if (FD_ISSET(s, &fdset)) {  
58.             if (recv(s, &arp, sizeof(arp), 0) < 0 )   
59.                 rv = 0;  
60.             /*如果条件 htons(ARPOP_REPLY) bcmp(arp.tHaddr, mac, 6) == 0 *((u_int *) arp.sInaddr) == yiaddr 三者都为真，则ARP应答有效,说明这个地址是已近存在的*/  
61.             if (arp.operation == htons(ARPOP_REPLY) &&  
62.                 bcmp(arp.tHaddr, mac, 6) == 0 &&  
63.                 *((u_int *) arp.sInaddr) == yiaddr) {  
64.                 printf("Valid arp reply receved for this address/n");  
65.                 rv = 0;  
66.                 break;  
67.             }  
68.         }  
69.         timeout -= time(NULL) - prevTime;  
70.         time(&prevTime);  
71.     }  
72.     close(s);  
73.     return rv;  
74. }  

 

综上所述，该程序是主要流程是封装好一个arp包，然后广播到局域网中，然后接收，通过接受的应答来解析发出的IP地址是不是一个可用IP。