Linux下C语言操作网卡的几个代码实例！特别实用

前面写了一篇关于网络相关的文章：如何获取当前可用网口。《简简单单教你如何用C语言列举当前所有网口！》

那么如何使用C语言直接操作网口？比如读写IP地址、读写MAC地址等。

一、原理

主要通过系统用socket()、ioctl()、实现

int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：
    创建套接字
参数:
 domain： 
  Name                Purpose                          Man page
  AF_UNIX, AF_LOCAL   Local communication              unix(7)
  AF_INET             IPv4 Internet protocols          ip(7)

 type：
  SOCK_STREAM     Provides sequenced, reliable, two-way, connection-based
                      byte  streams.  An out-of-band data transmission mecha‐
                      nism may be supported.
      SOCK_DGRAM      Supports datagrams (connectionless, unreliable messages
                      of a fixed maximum length).
 protocol：
  通常为0
返回值：
 成功：新的套接字的文件描述符
 失败：错误码，负值

int ioctl(int fd, unsigned long request, ...);
参数：
   fd ：文件描述符
   request：命令
   ... ：参数

其中网络用到的request定义头文件位于：

/usr/include/linux/sockios.h

/* Linux-specific socket ioctls */
#define SIOCINQ  FIONREAD
#define SIOCOUTQ TIOCOUTQ        /* output queue size (not sent + not acked) */

/* Routing table calls. */
#define SIOCADDRT 0x890B  /* add routing table entry */
#define SIOCDELRT 0x890C  /* delete routing table entry */
#define SIOCRTMSG 0x890D  /* call to routing system */

/* Socket configuration controls. */
#define SIOCGIFNAME 0x8910  /* get iface name  */
#define SIOCSIFLINK 0x8911  /* set iface channel  */
#define SIOCGIFCONF 0x8912  /* get iface list  */
#define SIOCGIFFLAGS 0x8913  /* get flags   */
#define SIOCSIFFLAGS 0x8914  /* set flags   */
#define SIOCGIFADDR 0x8915  /* get PA address  */
#define SIOCSIFADDR 0x8916  /* set PA address  */
#define SIOCGIFDSTADDR 0x8917  /* get remote PA address */
#define SIOCSIFDSTADDR 0x8918  /* set remote PA address */
#define SIOCGIFBRDADDR 0x8919  /* get broadcast PA address */
#define SIOCSIFBRDADDR 0x891a  /* set broadcast PA address */
#define SIOCGIFNETMASK 0x891b  /* get network PA mask  */
#define SIOCSIFNETMASK 0x891c  /* set network PA mask  */
#define SIOCGIFMETRIC 0x891d  /* get metric   */
#define SIOCSIFMETRIC 0x891e  /* set metric   */
#define SIOCGIFMEM 0x891f  /* get memory address (BSD) */
#define SIOCSIFMEM 0x8920  /* set memory address (BSD) */
#define SIOCGIFMTU 0x8921  /* get MTU size   */
#define SIOCSIFMTU 0x8922  /* set MTU size   */
#define SIOCSIFNAME 0x8923  /* set interface name */
#define SIOCSIFHWADDR 0x8924  /* set hardware address  */
#define SIOCGIFENCAP 0x8925  /* get/set encapsulations       */
#define SIOCSIFENCAP 0x8926  
#define SIOCGIFHWADDR 0x8927  /* Get hardware address  */
#define SIOCGIFSLAVE 0x8929  /* Driver slaving support */
#define SIOCSIFSLAVE 0x8930
#define SIOCADDMULTI 0x8931  /* Multicast address lists */
#define SIOCDELMULTI 0x8932
#define SIOCGIFINDEX 0x8933  /* name -> if_index mapping */
#define SIOGIFINDEX SIOCGIFINDEX /* misprint compatibility :-) */
#define SIOCSIFPFLAGS 0x8934  /* set/get extended flags set */
#define SIOCGIFPFLAGS 0x8935
#define SIOCDIFADDR 0x8936  /* delete PA address  */
#define SIOCSIFHWBROADCAST 0x8937 /* set hardware broadcast addr */
#define SIOCGIFCOUNT 0x8938  /* get number of devices */
……

其中ioctl的参数需要借助结构体struct ifreq，
定义头文件：

/usr/include/linux/if.h

#if __UAPI_DEF_IF_IFREQ
struct ifreq {
#define IFHWADDRLEN 6
 union
 {
  char ifrn_name[IFNAMSIZ];  /* if 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 ifru_flags;
  int ifru_ivalue;
  int ifru_mtu;
  struct  ifmap ifru_map;
  char ifru_slave[IFNAMSIZ]; /* Just fits the size */
  char ifru_newname[IFNAMSIZ];
  void * ifru_data;
  struct if_settings ifru_settings;
 } ifr_ifru;
};
#endif /* __UAPI_DEF_IF_IFREQ */

#define ifr_name ifr_ifrn.ifrn_name /* interface name  */
#define ifr_hwaddr ifr_ifru.ifru_hwaddr /* MAC address   */
#define ifr_addr ifr_ifru.ifru_addr /* address  */
#define ifr_dstaddr ifr_ifru.ifru_dstaddr /* other end of p-p lnk */
#define ifr_broadaddr ifr_ifru.ifru_broadaddr /* broadcast address */
#define ifr_netmask ifr_ifru.ifru_netmask /* interface net mask */
#define ifr_flags ifr_ifru.ifru_flags /* flags  */
#define ifr_metric ifr_ifru.ifru_ivalue /* metric  */
#define ifr_mtu  ifr_ifru.ifru_mtu /* mtu   */
#define ifr_map  ifr_ifru.ifru_map /* device map  */
#define ifr_slave ifr_ifru.ifru_slave /* slave device  */
#define ifr_data ifr_ifru.ifru_data /* for use by interface */
#define ifr_ifindex ifr_ifru.ifru_ivalue /* interface index */
#define ifr_bandwidth ifr_ifru.ifru_ivalue    /* link bandwidth */
#define ifr_qlen ifr_ifru.ifru_ivalue /* Queue length  */
#define ifr_newname ifr_ifru.ifru_newname /* New name  */
#define ifr_settings ifr_ifru.ifru_settings /* Device/proto settings*/

二、函数实现

下面将实现不同功能的函数一一列举。

1. 获取本机网卡IP

int getLocalIp(const char *eth, char *ip) {
    struct ifreq ifr;
    struct sockaddr_in sin;
    int fd;
    bzero(&ifr, sizeof(ifr));
    if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
        return -1;
    }
    strcpy(ifr.ifr_name, eth);
    if (ioctl(fd, SIOCGIFADDR, &ifr) < 0) {
        close(fd);
        return -1;
    }
    memcpy(&sin, &ifr.ifr_addr, sizeof(sin));
    snprintf(ip, IP_SIZE, "%s", inet_ntoa(sin.sin_addr));
    close(fd);
    return 0;
}

2. 设置本网卡IP地址

int setIpAddrManual(const char *eth, char *ipstr) {
    int fd;
    struct sockaddr_in sin;
    struct ifreq ifr;
    bzero(&ifr, sizeof(ifr));
    if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
    {
        return -1;
    }
    strcpy(ifr.ifr_name, eth);

 sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(ipstr);
 
 sin.sin_family = AF_INET;
    memcpy(&ifr.ifr_addr, &sin, sizeof(sin));
 
    if (ioctl(fd, SIOCSIFADDR, &ifr) < 0)
    {
     perror("");
        close(fd);
        return -1;
    }
    close(fd);
    return 0;
}

3. 获取本机网卡Mac地址

int getLocalMac(const char *eth, char *mac) {


    int fd;
    struct ifreq ifr;
    bzero(&ifr, sizeof(ifr));
    if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
    {
        return -1;
    }
    strcpy(ifr.ifr_name, eth);
    if (ioctl(fd, SIOCGIFHWADDR, &ifr) < 0)
    {
        close(fd);
        return -1;
    }
   snprintf(mac,18, "%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x",
         (unsigned char) ifr.ifr_hwaddr.sa_data[0],
         (unsigned char) ifr.ifr_hwaddr.sa_data[1],
         (unsigned char) ifr.ifr_hwaddr.sa_data[2],
         (unsigned char) ifr.ifr_hwaddr.sa_data[3],
         (unsigned char) ifr.ifr_hwaddr.sa_data[4],
         (unsigned char) ifr.ifr_hwaddr.sa_data[5]);
    close(fd);
    return 0;

}

4. 设置网卡mac地址

/*
support format [00:11:22:33:44:55]
*/
#define MAC_ARRAY(mac_array)  (unsigned int *)&mac_array[0],(unsigned int *)&mac_array[1],(unsigned int *)&mac_array[2],(unsigned int *)&mac_array[3],(unsigned int *)&mac_array[4],(unsigned int *)&mac_array[5] 
int setLocalMac(const char *eth, char *mac) {
    int fd;
    struct ifreq ifr;
 unsigned char mac_array[6] = {0};
 
    bzero(&ifr, sizeof(ifr));
    if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
    {
        return -1;
    }
    strcpy(ifr.ifr_name, eth);
 ifr.ifr_hwaddr.sa_family = AF_LOCAL;
 
 sscanf(mac,"%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x",
  MAC_ARRAY(mac_array));

 memcpy(ifr.ifr_hwaddr.sa_data,mac_array,6);

    if (ioctl(fd, SIOCSIFHWADDR, &ifr) < 0)
    {
     perror("SIOCSIFHWADDR:");
        close(fd);
        return -1;
    }

    close(fd);
    return 0;
}

注意：

网卡

5. 获取网卡mtu

int getMtu(const char *eth, char *mtu) {
    int fd;
    struct ifreq ifr;
    bzero(&ifr, sizeof(ifr));
    if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
    {
        return -1;
    }
    strcpy(ifr.ifr_name, eth);
    if (ioctl(fd, SIOCGIFMTU, &ifr) < 0)
    {
        close(fd);
        return -1;
    } 
    snprintf(mtu,64, "%d", (unsigned char) ifr.ifr_mtu);
    close(fd);
    return 0;
}

6. 获取广播地址

int getBroadAddr(const char *eth, char *ip) {
    int fd;
    struct sockaddr_in sin;
    struct ifreq ifr;
    bzero(&ifr, sizeof(ifr));
    if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
    {
        return -1;
    }
    strcpy(ifr.ifr_name, eth);
    if (ioctl(fd, SIOCGIFBRDADDR, &ifr) < 0)
    {
     perror("");
        close(fd);
        return -1;
    }
    memcpy(&sin, &ifr.ifr_broadaddr, sizeof(sin));
    snprintf(ip, IP_SIZE, "%s", inet_ntoa(sin.sin_addr));

    close(fd);
    return 0;
}

7. 获取掩码

int getNetMask(const char *eth, char *mask) {
    int fd;
    struct sockaddr_in sin;
    struct ifreq ifr;
    bzero(&ifr, sizeof(ifr));
    if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
    {
        return -1;
    }
    strcpy(ifr.ifr_name, eth);
    if (ioctl(fd, SIOCGIFNETMASK, &ifr) < 0)
    {
     perror("");
        close(fd);
        return -1;
    }
    memcpy(&sin, &ifr.ifr_netmask, sizeof(sin));
    snprintf(mask, IP_SIZE, "%s", inet_ntoa(sin.sin_addr));

    close(fd);
    return 0;
}

8. 获取网卡flag

int getFlags(const char *eth, char *fg) {
    int fd;
    struct sockaddr_in sin;
    struct ifreq ifr;
    bzero(&ifr, sizeof(ifr));
    if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
    {
        return -1;
    }
    strcpy(ifr.ifr_name, eth);
    if (ioctl(fd, SIOCGIFFLAGS, &ifr) < 0)
    {
     perror("");
        close(fd);
        return -1;
    }
 snprintf(fg, IP_SIZE, "%x", ifr.ifr_flags);

    close(fd);
    return 0;
}

三、测试

1. 测试程序

int main(int argc, char **argv)
{
 int fg=0;
 char mac[32]={};
 char ip[IP_SIZE]={0};
 char buf[64];


 getBroadAddr(ethname,ip);
 printf("broad ip:t%sn",ip);

 getNetMask(ethname,ip);
 printf("mask:t%sn",ip);
 
 setIpAddrManual(ethname, "1.1.1.1");
 getLocalIp(ethname,ip);
 printf("ip:t%sn",ip);
 
 setLocalMac(ethname,"00:11:22:33:44:55");
 getLocalMac(ethname,mac);
 printf("mac:t%sn",mac);

 getMtu(ethname,buf);
 printf("mtu:t%sn",buf); 

 return 1;
}

2. 执行结果

执行后结果：

peng@ubuntu:~/work/test/ip$ ifconfig 
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 00:11:22:33:44:55  
          inet addr:1.1.1.1  Bcast:1.255.255.255  Mask:255.0.0.0
          inet6 addr: fe80::d9d4:d42b:a04a:9d40/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:188577 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:208116 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:53762370 (53.7 MB)  TX bytes:172094089 (172.0 MB)

完整代码，公众号【一口Linux 】后台回复：eth

器件型号	数量	器件厂商	器件描述	ECAD模型	参考价格	更多信息
LAN8742AI-CZ	1	Microchip Technology Inc	DATACOM, ETHERNET TRANSCEIVER	ECAD模型下载ECAD模型	$2.57	查看
H11G1	1	Motorola Mobility LLC	1 CHANNEL DARLINGTON OUTPUT OPTOCOUPLER		$0.89	查看
FOD817ASD	1	onsemi	4-Pin DIP Phototransistor Optocouplers, 1000-REEL	ECAD模型下载ECAD模型	$0.52	查看

器件型号

数量

器件厂商

器件描述

数据手册

ECAD模型

风险等级

参考价格

更多信息

LAN8742AI-CZ

Microchip Technology Inc

DATACOM, ETHERNET TRANSCEIVER

$2.57

查看

H11G1

Motorola Mobility LLC

1 CHANNEL DARLINGTON OUTPUT OPTOCOUPLER

$0.89

查看

FOD817ASD

onsemi

4-Pin DIP Phototransistor Optocouplers, 1000-REEL

$0.52

查看