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獲得Unix/Linux系統(tǒng)中的IP、MAC地址等信息

 珍惜幸福216 2012-03-14

獲得Unix/Linux系統(tǒng)中的IP、MAC地址等信息

實(shí)際環(huán)境和特殊需求往往會(huì)將簡(jiǎn)單問(wèn)題復(fù)雜化，比如計(jì)算機(jī)IP地址，對(duì)于一個(gè)連接中socket，可以直接獲得本端和對(duì)端的IP、端口信息。但在一些特殊場(chǎng)合我們可能需要更多的信息，比如系統(tǒng)中有幾塊網(wǎng)卡，他們的Mac地址是多少，每塊網(wǎng)卡分配了幾個(gè)IP（一個(gè)網(wǎng)卡對(duì)應(yīng)多個(gè)IP）等等。

這些信息往往需要通過(guò)ifconfig指令來(lái)獲得，對(duì)于程序員來(lái)說(shuō)，在代碼中調(diào)用外部的shell指令可不是個(gè)最佳方案，因?yàn)闆](méi)人能保障不同平臺(tái)、不同版本的ifconfig指令輸出的格式是一致的。本篇文章中將介紹通過(guò)ioctl函數(shù)實(shí)現(xiàn)上述需求。

 

#include <sys/ioctl.h>
int ioctl(int fd, int request, … /* void *arg */);
返回：成功返回0，失敗返回-1

ioctl函數(shù)的參數(shù)只有3個(gè)，但卻是Unix中少有的幾個(gè)“家族類”復(fù)雜函數(shù)，這里摘錄一段《Unix網(wǎng)絡(luò)編程》一書(shū)中對(duì)ioctl函數(shù)的描述：

在傳統(tǒng)上ioctl函數(shù)是用于那些普遍使用、但不適合歸入其他類別的任何特殊的系統(tǒng)接口……網(wǎng)絡(luò)程序（一般是服務(wù)器程序）中ioctl常用于在程序啟動(dòng)時(shí)獲得主機(jī)上所有接口的信息：接口的地址、接口是否支持廣播、是否支持多播，等等。

ioctl函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)fd，可以表示一個(gè)打開(kāi)的文件（文件句柄）或網(wǎng)絡(luò)套接字，第二個(gè)和第三個(gè)參數(shù)體現(xiàn)了函數(shù)的家族特色，參數(shù)二request根據(jù)函數(shù)功能分類定義了多組宏，而參數(shù)三總是一個(gè)指針，指針的類型依賴于參數(shù)二request。因?yàn)閕octl的種類實(shí)在太多，這里只列出和本文相關(guān)的幾個(gè)參數(shù)定義：

分類 參數(shù)二（宏） 參數(shù)三 描述
接口 SIOCGIFCONF struct ifconf 獲得所有接口列表
  SIOCGIFADDR struct ifreq 獲得接口地址
  SIOCGIFFLAGS struct ifreq 獲得接口標(biāo)志
  SIOCGIFBRDADDR struct ifreq 獲得廣播地址
  SIOCGIFNETMASK struct ifreq 獲得子網(wǎng)掩碼

 

上表中列出了兩個(gè)相關(guān)的結(jié)構(gòu)體：struct ifconf 和 struct ifreq，要了解ioctl函數(shù)的具體運(yùn)用，首先要了解這兩個(gè)結(jié)構(gòu)：

  1. /* net/if.h */
  2. struct ifconf
  3. {
  4.     int ifc_len;            /* Size of buffer.  */
  5.     union
  6.     {
  7.         __caddr_t ifcu_buf;
  8.         struct ifreq *ifcu_req;
  9.     } ifc_ifcu;
  10. };
  11.  
  12. struct ifreq
  13. {
  14. # define IFHWADDRLEN    6
  15. # define IFNAMSIZ   IF_NAMESIZE
  16.    
  17.     union
  18.     {
  19.         char ifrn_name[IFNAMSIZ];   /* Interface name, e.g. "en0".  */
  20.     } ifr_ifrn;
  21.    
  22.     union
  23.     {
  24.         struct sockaddr ifru_addr;
  25.         struct sockaddr ifru_dstaddr;
  26.         struct sockaddr ifru_broadaddr;
  27.         struct sockaddr ifru_netmask;
  28.         struct sockaddr ifru_hwaddr;
  29.         short int ifru_flags;
  30.         int ifru_ivalue;
  31.         int ifru_mtu;
  32.         struct ifmap ifru_map;
  33.         char ifru_slave[IFNAMSIZ];  /* Just fits the size */
  34.         char ifru_newname[IFNAMSIZ];
  35.         __caddr_t ifru_data;
  36.     } ifr_ifru;
  37. };

struct ifconf的第二個(gè)元素ifc_ifcu是一個(gè)聯(lián)合，是指向struct ifreq結(jié)構(gòu)的地址，通常是一組struct ifreq結(jié)構(gòu)空間（每一個(gè)描述一個(gè)接口），struct ifconf的第一個(gè)元素ifc_len描述了struct ifreq結(jié)構(gòu)空間的大小；結(jié)構(gòu)struct ifreq也有兩個(gè)元素，第一個(gè)元素ifr_ifrn內(nèi)含一個(gè)字符串，用來(lái)描述接口的名稱，比如“eth0″、”wlan0”等，第二個(gè)元素是聯(lián)合，比較復(fù)雜，用來(lái)描述套接口的地址結(jié)構(gòu)。

struct ifconf 和 struct ifreq的關(guān)系可以參考下圖：

ioctl函數(shù)中的struct ifconf 和 struct ifreq結(jié)構(gòu)關(guān)系

ioctl函數(shù)中的struct ifconf 和 struct ifreq結(jié)構(gòu)關(guān)系

通常運(yùn)用ioctl函數(shù)的第一步是從內(nèi)核獲取系統(tǒng)的所有接口，然后再針對(duì)每個(gè)接口獲取其地址信息。獲取所有接口通過(guò)SIOCGIFCONF請(qǐng)求來(lái)實(shí)現(xiàn)：

  1. struct ifconf ifc;  /* ifconf結(jié)構(gòu) */
  2. struct ifreq ifrs[16];  /* ifreq結(jié)構(gòu)數(shù)組(這里估計(jì)了接口的最大數(shù)量16) */
  3.  
  4. /* 初始化ifconf結(jié)構(gòu) */
  5. ifc.ifc_len = sizeof(ifrs);
  6. ifc.ifc_buf = (caddr_t) ifrs;
  7.  
  8. /* 獲得接口列表 */
  9. ioctl(fd, SIOCGIFCONF, (char *) &ifc);

獲得了接口列表，就可以通過(guò)struct ifconf結(jié)構(gòu)中*ifcu_req的指針得到struct ifreq結(jié)構(gòu)數(shù)組的地址，通過(guò)遍歷獲得每隔接口的詳細(xì)地址信息：

  1. printf("接口名稱：%s/n", ifrs[n].ifr_name); /* 接口名稱 */
  2.  
  3. /* 獲得IP地址 */
  4. ioctl(fd, SIOCGIFADDR, (char *) &ifrs[n]);
  5. printf("IP地址:%s/n",
  6.     (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&ifrs[n].ifr_addr))->sin_addr));
  7.  
  8. /* 獲得子網(wǎng)掩碼 */
  9. ioctl(fd, SIOCGIFNETMASK, (char *) &ifrs[n]);
  10. printf("子網(wǎng)掩碼:%s/n",
  11.     (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&ifrs[n].ifr_addr))->sin_addr));
  12.  
  13. /* 獲得廣播地址 */
  14. ioctl(fd, SIOCGIFBRDADDR, (char *) &ifrs[n]);
  15. printf("廣播地址:%s/n",
  16.     (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&ifrs[n].ifr_addr))->sin_addr));
  17.  
  18. /* 獲得MAC地址 */
  19. ioctl(fd, SIOCGIFHWADDR, (char *) &ifrs[n]);
  20. printf("MAC地址:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x/n",
  21.     (unsigned char) ifrs[n].ifr_hwaddr.sa_data[0],
  22.     (unsigned char) ifrs[n].ifr_hwaddr.sa_data[1],
  23.     (unsigned char) ifrs[n].ifr_hwaddr.sa_data[2],
  24.     (unsigned char) ifrs[n].ifr_hwaddr.sa_data[3],
  25.     (unsigned char) ifrs[n].ifr_hwaddr.sa_data[4],
  26.     (unsigned char) ifrs[n].ifr_hwaddr.sa_data[5]);

最后，給出一個(gè)參考程序代碼。

ioctl函數(shù)沒(méi)有納入POXIS規(guī)范，各系統(tǒng)對(duì)ioctl的實(shí)現(xiàn)也不盡相同，下面的代碼在我的Ubuntu10.04 linux上可執(zhí)行通過(guò)，但在其他Unix系統(tǒng)上不一定能夠通過(guò)編譯，例如在Power AIX 5.3上需要將獲得MAC地址的那段代碼注釋掉。

  1. #include <arpa/inet.h>
  2. #include <net/if.h>
  3. #include <net/if_arp.h>
  4. #include <netinet/in.h>
  5. #include <stdio.h>
  6. #include <sys/ioctl.h>
  7. #include <sys/socket.h>
  8. #include <unistd.h>
  9.  
  10. #define MAXINTERFACES 16    /* 最大接口數(shù) */
  11.  
  12. int fd;         /* 套接字 */
  13. int if_len;     /* 接口數(shù)量 */
  14. struct ifreq buf[MAXINTERFACES];    /* ifreq結(jié)構(gòu)數(shù)組 */
  15. struct ifconf ifc;                  /* ifconf結(jié)構(gòu) */
  16.  
  17. int main(argc, argv)
  18. {
  19.     /* 建立IPv4的UDP套接字fd */
  20.     if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1)
  21.     {
  22.         perror("socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)");
  23.         return -1;
  24.     }
  25.  
  26.     /* 初始化ifconf結(jié)構(gòu) */
  27.     ifc.ifc_len = sizeof(buf);
  28.     ifc.ifc_buf = (caddr_t) buf;
  29.  
  30.     /* 獲得接口列表 */
  31.     if (ioctl(fd, SIOCGIFCONF, (char *) &ifc) == -1)
  32.     {
  33.         perror("SIOCGIFCONF ioctl");
  34.         return -1;
  35.     }
  36.  
  37.     if_len = ifc.ifc_len / sizeof(struct ifreq); /* 接口數(shù)量 */
  38.     printf("接口數(shù)量:%d/n/n", if_len);
  39.  
  40.     while (if_len– > 0) /* 遍歷每個(gè)接口 */
  41.     {
  42.         printf("接口：%s/n", buf[if_len].ifr_name); /* 接口名稱 */
  43.  
  44.         /* 獲得接口標(biāo)志 */
  45.         if (!(ioctl(fd, SIOCGIFFLAGS, (char *) &buf[if_len])))
  46.         {
  47.             /* 接口狀態(tài) */
  48.             if (buf[if_len].ifr_flags & IFF_UP)
  49.             {
  50.                 printf("接口狀態(tài): UP/n");
  51.             }
  52.             else
  53.             {
  54.                 printf("接口狀態(tài): DOWN/n");
  55.             }
  56.         }
  57.         else
  58.         {
  59.             char str[256];
  60.             sprintf(str, "SIOCGIFFLAGS ioctl %s", buf[if_len].ifr_name);
  61.             perror(str);
  62.         }
  63.  
  64.  
  65.         /* IP地址 */
  66.         if (!(ioctl(fd, SIOCGIFADDR, (char *) &buf[if_len])))
  67.         {
  68.             printf("IP地址:%s/n",
  69.                     (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&buf[if_len].ifr_addr))->sin_addr));
  70.         }
  71.         else
  72.         {
  73.             char str[256];
  74.             sprintf(str, "SIOCGIFADDR ioctl %s", buf[if_len].ifr_name);
  75.             perror(str);
  76.         }
  77.  
  78.         /* 子網(wǎng)掩碼 */
  79.         if (!(ioctl(fd, SIOCGIFNETMASK, (char *) &buf[if_len])))
  80.         {
  81.             printf("子網(wǎng)掩碼:%s/n",
  82.                     (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&buf[if_len].ifr_addr))->sin_addr));
  83.         }
  84.         else
  85.         {
  86.             char str[256];
  87.             sprintf(str, "SIOCGIFADDR ioctl %s", buf[if_len].ifr_name);
  88.             perror(str);
  89.         }
  90.  
  91.         /* 廣播地址 */
  92.         if (!(ioctl(fd, SIOCGIFBRDADDR, (char *) &buf[if_len])))
  93.         {
  94.             printf("廣播地址:%s/n",
  95.                     (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&buf[if_len].ifr_addr))->sin_addr));
  96.         }
  97.         else
  98.         {
  99.             char str[256];
  100.             sprintf(str, "SIOCGIFADDR ioctl %s", buf[if_len].ifr_name);
  101.             perror(str);
  102.         }
  103.  
  104.         /*MAC地址 */
  105.         if (!(ioctl(fd, SIOCGIFHWADDR, (char *) &buf[if_len])))
  106.         {
  107.             printf("MAC地址:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x/n/n",
  108.                     (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[0],
  109.                     (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[1],
  110.                     (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[2],
  111.                     (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[3],
  112.                     (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[4],
  113.                     (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[5]);
  114.         }
  115.         else
  116.         {
  117.             char str[256];
  118.             sprintf(str, "SIOCGIFHWADDR ioctl %s", buf[if_len].ifr_name);
  119.             perror(str);
  120.         }
  121.     }//–while end
  122.  
  123.     //關(guān)閉socket
  124.     close(fd);
  125.     return 0;
  126. }

在我的系統(tǒng)上，程序輸出：

接口數(shù)量:4

接口：wlan0
接口狀態(tài): UP
IP地址:192.168.1.142
子網(wǎng)掩碼:255.255.255.0
廣播地址:192.168.1.255
MAC地址:00:14:a5:65:47:57

接口：eth0:0
接口狀態(tài): UP
IP地址:192.168.4.113
子網(wǎng)掩碼:255.255.255.0
廣播地址:192.168.4.255
MAC地址:00:14:c2:e5:45:57

接口：eth0
接口狀態(tài): UP
IP地址:192.168.4.111
子網(wǎng)掩碼:255.255.255.0
廣播地址:192.168.4.255
MAC地址:00:14:c2:e5:45:57

接口：lo
接口狀態(tài): UP
IP地址:127.0.0.1
子網(wǎng)掩碼:255.0.0.0
廣播地址:0.0.0.0
MAC地址:00:00:00:00:00:00

從輸出可以看出，系統(tǒng)有4個(gè)接口，”wlan0″表示第一塊無(wú)線網(wǎng)卡接口，”eth0″（IP地址:192.168.4.111）表示第一塊連線網(wǎng)卡接口（我們最長(zhǎng)用的RJ45連接口網(wǎng)卡），”lo”是回路地址接口（我們常用的127.0.0.1）。

注意：”eth0:0″（IP地址:192.168.4.113）是有線網(wǎng)卡的別名（單網(wǎng)卡綁定多個(gè)IP），這是為了測(cè)試這個(gè)參考程序特意在eth0上添加的一個(gè)IP地址。

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