主动信息搜集：基于ARP的主机发现

主动信息搜集：基于ARP的主机发现
ARP协议（地址解析协议）属于数据链路层的协议，主要负责根据网络层地址（IP）来获取数据链路层地址（MAC）。以太网协议规定，同一局域网中的一台主机要和另一台主机进行直接通信，必须知道目标主机的MAC地址。而在TCP/IP中，网络层只关注目标主机的IP地址。这就导致在以太网中使用IP协议时，数据链路层的以太网协议收到的网络层协议提供的数据中，只包含目的主机的IP地址。于是需要ARP协议来完成IP地址到MAC地址到转换。如下图的以太网（Ethernet）结构图：

在上述以太网结构中，假设PC1想与PC3通信，步骤如下：

1. PC1知道PC3的IP地址为192.168.68.150，然后PC1会检查自己的ARP缓存表中该IP是否有对应的MAC地址。
2. 如果有，则进行通信。如果没有，PC1就会使用以太网广播包来给网络上的每一台主机发送ARP请求，询问192.168.68.128的MAC地址。ARP请求中同时也包含了PC1的IP地址和MAC地址。以太网的所有主机都会接收到ARP请求，并检查是否与自己的IP地址匹配。如果不匹配，则丢弃该ARP请求。
3. PC3确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址匹配，则将ARP请求中PC1的IP地址和MAC地址添加到本地ARP缓存中。
4. PC3将自己的MAC地址发送给PC1。
5. PC1收到PC3的ARP响应时，将PC3的IP地址和MAC地址都更新到本地ARP缓存表

本地缓存表是有生存周期的，生存周期结束后，将再次重复上面的过程。当目标主机和我们处于同一以太网的时候，利用ARP进行主机发现是一个最好的选择。这种扫描方式快且精准。通过Scapy编写的ARP主机发现脚本，通过脚本对以太网内的每个主机都进行ARP请求。若主机存活，则会响应我们的ARP请求，否则不会响应。

Scapy中的ARP参数如下图：

Scapy中的Ether参数如下图：

备注：图中Ether中src表示源MAC地址，dst表示目的MAC地址。ARP中op代表消息类型，1为ARP请求，2为ARP响应，hwsrc和psrc表示源MAC地址和源IP地址，pdst表示目的的IP地址。

运 行 环 境：

OS：macOS Monterey Version 12.3.1(英文版)

IDE: PyCharm 2020.1

现将程序源码分享如下：

#_*_coding:utf-8_*_
# 作者      ：liuxiaowei
# 创建时间   ：4/17/22 9:56 AM
# 文件      ：基于ARP的主机发现.py
# IDE      ：PyCharm

'''
ARP协议（地址解析协议）属于数据链路层的协议，主要负责根据网络层地址（IP）来获取数据链路层地址（MAC）
当目标主机与我们处于同一以太网的时候，利用ARP进行主机发现是一个最好的选择
'''
import os
import re
import optparse
from scapy.all import *

# 取IP地址和MAC地址函数
def HostAddress(iface):
    # os.popen执行后返回执行结果
    ipData = os.popen('ifconfig ' + iface)
    # 对ipData进行类型转换，再用正则进行匹配
    dataLine = ipData.readlines()
    # re.search利用正则匹配返回第一个成功匹配对结果，存在结果则为true
    # 取MAC地址
    if re.search('\w\w:\w\w:\w\w:\w\w:\w\w:\w\w', str(dataLine)):
    # 取出匹配的结果
        MAC = re.search('\w\w:\w\w:\w\w:\w\w:\w\w:\w\w', str(dataLine)).group(0)
    # 取IP地址
    if re.search(r'((2[0-4]\d|25[0-5]|[01]?\d\d?)\.){3}(2[0-4]\d|25[0-5]|[01]?\d\d?)', str(dataLine)):
        IP = re.search(r'((2[0-4]\d|25[0-5]|[01]?\d\d?)\.){3}(2[0-4]\d|25[0-5]|[01]?\d\d)', str(dataLine)).group(0)
        # 将IP和MAC通过元组的形式返回
    addressInfo = (IP, MAC)
    return addressInfo

# ARP扫描函数
def ArpScan(iface='en0'):
    # 通过HostAddress返回的元组取出MAC地址
    mac = HostAddress(iface)[1]
    # 取出本机IP地址
    ip = HostAddress(iface)[0]
    # 对本机IP地址进行分隔并作为依据元素，用于生成需要扫描对IP地址
    ipSplit = ip.split('.')
    # 需要扫描的IP地址列表
    ipList = []
    # 根据本机IP生成IP扫描范围
    for i in range(1, 255):
        ipItem = ipSplit[0] + '.' +ipSplit[1] + '.'+ipSplit[2]+'.'+str(i)
        ipList.append(ipItem)
    '''
    发送ARP包
    因为要用到OSI的二层和三层，所以要写成Ether/ARP
    因为最底层用到了二层，所以要用srp()发包
    '''
    print(ipList)
    result = srp(Ether(src=mac, dst='FF:FF:FF:FF:FF:FF')/ARP(op=1, hwsrc=mac, hwdst='00:00:00:00:00:00', pdst=ipList), iface=iface,
             timeout=2, verbose=False) # ipList赋值给pdst进行遍历

    # 读取result中的应答包和应答包内容
    resultAns = result[0].res
    # 存活主机列表
    liveHost = []
    # number为接收到应答包的总数
    number = len(resultAns)
    print('=' * 35)
    print('ARP 探测结果')
    print('本机IP地址：' + ip)
    print('本机MAC地址：' + mac)
    print('=' * 35)
    for x in range(number):
        IP = resultAns[x][1][1].fields['psrc']
        MAC = resultAns[x][1][1].fields['hwsrc']
        liveHost.append([IP, MAC])
        print('IP:' + IP + '\n\n' + 'MAC:' + MAC  )
        print('=' * 35)

        # 把存活主机IP写入文件
    resultFile = open('result', 'w')
    for i in range(len(liveHost)):
        resultFile.write(liveHost[i][0] + '\n')
    resultFile.close()


if __name__ == '__main__':
    parser = optparse.OptionParser('usage: Python % prog -i interfaces \n\n' 
                                  'Example: Python %prog -i en0\n')
    # 添加网卡参数 -i
    parser.add_option('-i', '--iface', dest='iface', default='en0', type='string', help='interfaces name')
    (options, args) = parser.parse_args()
    ArpScan(options.iface)

运行结果如下图：