获得Unix/Linux系统中的IP、MAC地址等信息

青旅半醒 2023-05-30 09:25 28阅读 0赞

## 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：①[C语言][C]、 [Unix/Linux][Unix_Linux]、 [网络编程][Link 1] ②[手册][Link 2] | 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：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>分类</td> 
   <td>参数二（宏）</td> 
   <td>参数三</td> 
   <td>描述</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>接口</td> 
   <td>SIOCGIFCONF</td> 
   <td>struct ifconf</td> 
   <td>获得所有接口列表</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>SIOCGIFADDR</td> 
   <td>struct ifreq</td> 
   <td>获得接口地址</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>SIOCGIFFLAGS</td> 
   <td>struct ifreq</td> 
   <td>获得接口标志</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>SIOCGIFBRDADDR</td> 
   <td>struct ifreq</td> 
   <td>获得广播地址</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>SIOCGIFNETMASK</td> 
   <td>struct ifreq</td> 
   <td>获得子网掩码</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

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：

ioctl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：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

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：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  printf("接口名称：%s\\n", ifrs\[n\].ifr\_name); /\* 接口名称 \*/
2.  
3.  /\* 获得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.  /\* 获得子网掩码 \*/
9.  ioctl(fd, SIOCGIFNETMASK, (char \*) &ifrs\[n\]);
10. printf("子网掩码:%s\\n",
11. (char\*)inet\_ntoa(((struct sockaddr\_in\*) (&ifrs\[n\].ifr\_addr))->sin\_addr));
12. 
13. /\* 获得广播地址 \*/
14. ioctl(fd, SIOCGIFBRDADDR, (char \*) &ifrs\[n\]);
15. printf("广播地址:%s\\n",
16. (char\*)inet\_ntoa(((struct sockaddr\_in\*) (&ifrs\[n\].ifr\_addr))->sin\_addr));
17. 
18. /\* 获得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，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。

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

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 /\* 最大接口数 \*/
11. 
12. int fd; /\* 套接字 \*/
13. int if\_len; /\* 接口数量 \*/
14. struct ifreq buf\[MAXINTERFACES\]; /\* ifreq结构数组 \*/
15. struct ifconf ifc; /\* ifconf结构 \*/
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结构 \*/
27. ifc.ifc\_len = sizeof(buf);
28. ifc.ifc\_buf = (caddr\_t) buf;
29. 
30. /\* 获得接口列表 \*/
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); /\* 接口数量 \*/
38. printf("接口数量:%d\\n\\n", if\_len);
39. 
40. while (if\_len– > 0) /\* 遍历每个接口 \*/
41. \{
42. printf("接口：%s\\n", buf\[if\_len\].ifr\_name); /\* 接口名称 \*/
43. 
44. /\* 获得接口标志 \*/
45. if (!(ioctl(fd, SIOCGIFFLAGS, (char \*) &buf\[if\_len\])))
46. \{
47. /\* 接口状态 \*/
48. if (buf\[if\_len\].ifr\_flags & IFF\_UP)
49. \{
50. printf("接口状态: UP\\n");
51. \}
52. else
53. \{
54. printf("接口状态: 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. /\* 子网掩码 \*/
79. if (!(ioctl(fd, SIOCGIFNETMASK, (char \*) &buf\[if\_len\])))
80. \{
81. printf("子网掩码:%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. /\* 广播地址 \*/
92. if (!(ioctl(fd, SIOCGIFBRDADDR, (char \*) &buf\[if\_len\])))
93. \{
94. printf("广播地址:%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. //关闭socket
124. close(fd);
125. return 0;
126. \}

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

#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[MAXINTERFACES];    /* ifreq结构数组 */
    struct ifconf ifc;                  /* ifconf结构 */
     
    int main(int  argc,  char*  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[if_len].ifr_name); /* 接口名称 */
     
            /* 获得接口标志 */
            if (!(ioctl(fd, SIOCGIFFLAGS, (char *) &buf[if_len])))
            {
                /* 接口状态 */
                if (buf[if_len].ifr_flags & IFF_UP)
                {
                    printf("接口状态: UP\n");
                }
                else
                {
                    printf("接口状态: DOWN\n");
                }
            }
            else
            {
                char str[256];
                sprintf(str, "SIOCGIFFLAGS ioctl %s", buf[if_len].ifr_name);
                perror(str);
            }
     
     
            /* IP地址 */
            if (!(ioctl(fd, SIOCGIFADDR, (char *) &buf[if_len])))
            {
                printf("IP地址:%s\n",
                        (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&buf[if_len].ifr_addr))->sin_addr));
            }
            else
            {
                char str[256];
                sprintf(str, "SIOCGIFADDR ioctl %s", buf[if_len].ifr_name);
                perror(str);
            }
     
            /* 子网掩码 */
            if (!(ioctl(fd, SIOCGIFNETMASK, (char *) &buf[if_len])))
            {
                printf("子网掩码:%s\n",
                        (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&buf[if_len].ifr_addr))->sin_addr));
            }
            else
            {
                char str[256];
                sprintf(str, "SIOCGIFADDR ioctl %s", buf[if_len].ifr_name);
                perror(str);
            }
     
            /* 广播地址 */
            if (!(ioctl(fd, SIOCGIFBRDADDR, (char *) &buf[if_len])))
            {
                printf("广播地址:%s\n",
                        (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&buf[if_len].ifr_addr))->sin_addr));
            }
            else
            {
                char str[256];
                sprintf(str, "SIOCGIFADDR ioctl %s", buf[if_len].ifr_name);
                perror(str);
            }
     
            /*MAC地址 */
            if (!(ioctl(fd, SIOCGIFHWADDR, (char *) &buf[if_len])))
            {
                printf("MAC地址:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n\n",
                        (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[0],
                        (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[1],
                        (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[2],
                        (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[3],
                        (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[4],
                        (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[5]);
            }
            else
            {
                char str[256];
                sprintf(str, "SIOCGIFHWADDR ioctl %s", buf[if_len].ifr_name);
                perror(str);
            }
        }//–while end
     
        //关闭socket
        close(fd);
        return 0;
    }

![20191109142315376.png][]

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。

[C]: http://programmerdigest.cn/category/c
[Unix_Linux]: http://programmerdigest.cn/category/uix
[Link 1]: http://programmerdigest.cn/category/net
[Link 2]: http://programmerdigest.cn/tag/manual
[view plain]: http://blog.csdn.net/piaoxuwuyu/article/details/8891803#
[20191109142315376.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191109142315376.png