获得Unix/Linux系统中的IP、MAC地址等信息
获得Unix/Linux系统中的IP、MAC地址等信息中高级|2010-07-13 16:03|分类：①C语言、 Unix/Linux、 网络编程 ②手册|4,471 次阅读
作者：diaoyf|文章来源：http://programmerdigest.cn
实际环境和特殊需求往往会将简单问题复杂化，比如计算机IP地址，对于一个连接中socket，可以直接获得本端和对端的IP、端口信息。但在一些特殊场合我们可能需要更多的信息，比如系统中有几块网卡，他们的Mac地址是多少，每块网卡分配了几个IP（一个网卡对应多个IP）等等。
这些信息往往需要通过ifconfig指令来获得，对于程序员来说，在代码中调用外部的shell指令可不是个最佳方案，因为没人能保障不同平台、不同版本的ifconfig指令输出的格式是一致的。本篇文章中将介绍通过ioctl函数实现上述需求。
#include <sys/ioctl.h>
int ioctl(int fd, int request, … /* void *arg */);
返回：成功返回0，失败返回-1
ioctl函数的参数只有3个，但却是Unix中少有的几个“家族类”复杂函数，这里摘录一段《Unix网络编程》一书中对ioctl函数的描述：
在传统上ioctl函数是用于那些普遍使用、但不适合归入其他类别的任何特殊的系统接口……网络程序（一般是服务器程序）中ioctl常用于在程序启动时获得主机上所有接口的信息：接口的地址、接口是否支持广播、是否支持多播，等等。
ioctl函数的第一个参数fd，可以表示一个打开的文件（文件句柄）或网络套接字，第二个和第三个参数体现了函数的家族特色，参数二request根据函数功能分类定义了多组宏，而参数三总是一个指针，指针的类型依赖于参数二request。因为ioctl的种类实在太多，这里只列出和本文相关的几个参数定义：
分类参数二（宏）参数三描述接口SIOCGIFCONFstruct ifconf获得所有接口列表 SIOCGIFADDRstruct ifreq获得接口地址 SIOCGIFFLAGSstruct ifreq获得接口标志 SIOCGIFBRDADDRstruct ifreq获得广播地址 SIOCGIFNETMASKstruct ifreq获得子网掩码 上表中列出了两个相关的结构体：struct ifconf 和 struct ifreq，要了解ioctl函数的具体运用，首先要了解这两个结构：
view plain copy
[*]/* net/if.h */
[*]struct ifconf
[*]{
[*] int ifc_len; /* Size of buffer.*/
[*] union
[*] {
[*] __caddr_t ifcu_buf;
[*] struct ifreq *ifcu_req;
[*] } ifc_ifcu;
[*]};
[*]
[*]struct ifreq
[*]{
[*]# define IFHWADDRLEN 6
[*]# define IFNAMSIZ IF_NAMESIZE
[*]
[*] union
[*] {
[*] char ifrn_name; /* Interface name, e.g. "en0".*/
[*] } ifr_ifrn;
[*]
[*] union
[*] {
[*] struct sockaddr ifru_addr;
[*] struct sockaddr ifru_dstaddr;
[*] struct sockaddr ifru_broadaddr;
[*] struct sockaddr ifru_netmask;
[*] struct sockaddr ifru_hwaddr;
[*] short int ifru_flags;
[*] int ifru_ivalue;
[*] int ifru_mtu;
[*] struct ifmap ifru_map;
[*] char ifru_slave;/* Just fits the size */
[*] char ifru_newname;
[*] __caddr_t ifru_data;
[*] } ifr_ifru;
[*]};
struct ifconf的第二个元素ifc_ifcu是一个联合，是指向struct ifreq结构的地址，通常是一组struct ifreq结构空间（每一个描述一个接口），struct ifconf的第一个元素ifc_len描述了struct ifreq结构空间的大小；结构struct ifreq也有两个元素，第一个元素ifr_ifrn内含一个字符串，用来描述接口的名称，比如“eth0″、”wlan0”等，第二个元素是联合，比较复杂，用来描述套接口的地址结构。
struct ifconf 和 struct ifreq的关系可以参考下图：
http://programmerdigest.cn/wp-content/uploads/2010/07/ifconf.pngioctl函数中的struct ifconf 和 struct ifreq结构关系
通常运用ioctl函数的第一步是从内核获取系统的所有接口，然后再针对每个接口获取其地址信息。获取所有接口通过SIOCGIFCONF请求来实现：
view plain copy
[*]/* net/if.h */
[*]struct ifconf
[*]{
[*] int ifc_len; /* Size of buffer.*/
[*] union
[*] {
[*] __caddr_t ifcu_buf;
[*] struct ifreq *ifcu_req;
[*] } ifc_ifcu;
[*]};
[*]
[*]struct ifreq
[*]{
[*]# define IFHWADDRLEN 6
[*]# define IFNAMSIZ IF_NAMESIZE
[*]
[*] union
[*] {
[*] char ifrn_name; /* Interface name, e.g. "en0".*/
[*] } ifr_ifrn;
[*]
[*] union
[*] {
[*] struct sockaddr ifru_addr;
[*] struct sockaddr ifru_dstaddr;
[*] struct sockaddr ifru_broadaddr;
[*] struct sockaddr ifru_netmask;
[*] struct sockaddr ifru_hwaddr;
[*] short int ifru_flags;
[*] int ifru_ivalue;
[*] int ifru_mtu;
[*] struct ifmap ifru_map;
[*] char ifru_slave;/* Just fits the size */
[*] char ifru_newname;
[*] __caddr_t ifru_data;
[*] } ifr_ifru;
[*]};
获得了接口列表，就可以通过struct ifconf结构中*ifcu_req的指针得到struct ifreq结构数组的地址，通过遍历获得每隔接口的详细地址信息：
view plain copy
[*]printf("接口名称：%s\n", ifrs.ifr_name); /* 接口名称 */
[*]
[*]/* 获得IP地址 */
[*]ioctl(fd, SIOCGIFADDR, (char *) &ifrs);
[*]printf("IP地址:%s\n",
[*] (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&ifrs.ifr_addr))->sin_addr));
[*]
[*]/* 获得子网掩码 */
[*]ioctl(fd, SIOCGIFNETMASK, (char *) &ifrs);
[*]printf("子网掩码:%s\n",
[*] (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&ifrs.ifr_addr))->sin_addr));
[*]
[*]/* 获得广播地址 */
[*]ioctl(fd, SIOCGIFBRDADDR, (char *) &ifrs);
[*]printf("广播地址:%s\n",
[*] (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&ifrs.ifr_addr))->sin_addr));
[*]
[*]/* 获得MAC地址 */
[*]ioctl(fd, SIOCGIFHWADDR, (char *) &ifrs);
[*]printf("MAC地址:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n",
[*] (unsigned char) ifrs.ifr_hwaddr.sa_data,
[*] (unsigned char) ifrs.ifr_hwaddr.sa_data,
[*] (unsigned char) ifrs.ifr_hwaddr.sa_data,
[*] (unsigned char) ifrs.ifr_hwaddr.sa_data,
[*] (unsigned char) ifrs.ifr_hwaddr.sa_data,
[*] (unsigned char) ifrs.ifr_hwaddr.sa_data);
最后，给出一个参考程序代码。
ioctl函数没有纳入POXIS规范，各系统对ioctl的实现也不尽相同，下面的代码在我的Ubuntu10.04 linux上可执行通过，但在其他Unix系统上不一定能够通过编译，例如在Power AIX 5.3上需要将获得MAC地址的那段代码注释掉。
view plain copy
[*]#include <arpa/inet.h>
[*]#include <net/if.h>
[*]#include <net/if_arp.h>
[*]#include <netinet/in.h>
[*]#include <stdio.h>
[*]#include <sys/ioctl.h>
[*]#include <sys/socket.h>
[*]#include <unistd.h>
[*]
[*]#define MAXINTERFACES 16 /* 最大接口数 */
[*]
[*]int fd; /* 套接字 */
[*]int if_len; /* 接口数量 */
[*]struct ifreq buf; /* ifreq结构数组 */
[*]struct ifconf ifc; /* ifconf结构 */
[*]
[*]int main(argc, argv)
[*]{
[*] /* 建立IPv4的UDP套接字fd */
[*] if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1)
[*] {
[*] perror("socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)");
[*] return -1;
[*] }
[*]
[*] /* 初始化ifconf结构 */
[*] ifc.ifc_len = sizeof(buf);
[*] ifc.ifc_buf = (caddr_t) buf;
[*]
[*] /* 获得接口列表 */
[*] if (ioctl(fd, SIOCGIFCONF, (char *) &ifc) == -1)
[*] {
[*] perror("SIOCGIFCONF ioctl");
[*] return -1;
[*] }
[*]
[*] if_len = ifc.ifc_len / sizeof(struct ifreq); /* 接口数量 */
[*] printf("接口数量:%d\n\n", if_len);
[*]
[*] while (if_len– > 0) /* 遍历每个接口 */
[*] {
[*] printf("接口：%s\n", buf.ifr_name); /* 接口名称 */
[*]
[*] /* 获得接口标志 */
[*] if (!(ioctl(fd, SIOCGIFFLAGS, (char *) &buf)))
[*] {
[*] /* 接口状态 */
[*] if (buf.ifr_flags & IFF_UP)
[*] {
[*] printf("接口状态: UP\n");
[*] }
[*] else
[*] {
[*] printf("接口状态: DOWN\n");
[*] }
[*] }
[*] else
[*] {
[*] char str;
[*] sprintf(str, "SIOCGIFFLAGS ioctl %s", buf.ifr_name);
[*] perror(str);
[*] }
[*]
[*]
[*] /* IP地址 */
[*] if (!(ioctl(fd, SIOCGIFADDR, (char *) &buf)))
[*] {
[*] printf("IP地址:%s\n",
[*] (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&buf.ifr_addr))->sin_addr));
[*] }
[*] else
[*] {
[*] char str;
[*] sprintf(str, "SIOCGIFADDR ioctl %s", buf.ifr_name);
[*] perror(str);
[*] }
[*]
[*] /* 子网掩码 */
[*] if (!(ioctl(fd, SIOCGIFNETMASK, (char *) &buf)))
[*] {
[*] printf("子网掩码:%s\n",
[*] (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&buf.ifr_addr))->sin_addr));
[*] }
[*] else
[*] {
[*] char str;
[*] sprintf(str, "SIOCGIFADDR ioctl %s", buf.ifr_name);
[*] perror(str);
[*] }
[*]
[*] /* 广播地址 */
[*] if (!(ioctl(fd, SIOCGIFBRDADDR, (char *) &buf)))
[*] {
[*] printf("广播地址:%s\n",
[*] (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&buf.ifr_addr))->sin_addr));
[*] }
[*] else
[*] {
[*] char str;
[*] sprintf(str, "SIOCGIFADDR ioctl %s", buf.ifr_name);
[*] perror(str);
[*] }
[*]
[*] /*MAC地址 */
[*] if (!(ioctl(fd, SIOCGIFHWADDR, (char *) &buf)))
[*] {
[*] printf("MAC地址:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n\n",
[*] (unsigned char) buf.ifr_hwaddr.sa_data,
[*] (unsigned char) buf.ifr_hwaddr.sa_data,
[*] (unsigned char) buf.ifr_hwaddr.sa_data,
[*] (unsigned char) buf.ifr_hwaddr.sa_data,
[*] (unsigned char) buf.ifr_hwaddr.sa_data,
[*] (unsigned char) buf.ifr_hwaddr.sa_data);
[*] }
[*] else
[*] {
[*] char str;
[*] sprintf(str, "SIOCGIFHWADDR ioctl %s", buf.ifr_name);
[*] perror(str);
[*] }
[*] }//–while end
[*]
[*] //关闭socket
[*] close(fd);
[*] return 0;
[*]}
在我的系统上，程序输出：
接口数量:4
接口：wlan0
接口状态: UP
IP地址:192.168.1.142
子网掩码:255.255.255.0
广播地址:192.168.1.255
MAC地址:00:14:a5:65:47:57
接口：eth0:0
接口状态: UP
IP地址:192.168.4.113
子网掩码:255.255.255.0
广播地址:192.168.4.255
MAC地址:00:14:c2:e5:45:57
接口：eth0
接口状态: UP
IP地址:192.168.4.111
子网掩码:255.255.255.0
广播地址:192.168.4.255
MAC地址:00:14:c2:e5:45:57
接口：lo
接口状态: UP
IP地址:127.0.0.1
子网掩码:255.0.0.0
广播地址:0.0.0.0
MAC地址:00:00:00:00:00:00
从输出可以看出，系统有4个接口，”wlan0″表示第一块无线网卡接口，”eth0″（IP地址:192.168.4.111）表示第一块连线网卡接口（我们最长用的RJ45连接口网卡），”lo”是回路地址接口（我们常用的127.0.0.1）。
注意：”eth0:0″（IP地址:192.168.4.113）是有线网卡的别名******网卡绑定多个IP），这是为了测试这个参考程序特意在eth0上添加的一个IP地址。
参考资料：《Unix网络编程》第16章 ioctl操作
页:
[1]