用Go开发可以内网活跃主机嗅探器

源码相关: https://github.com/timest/goscan

文章关键词

go/golang gopacket 抓包 pcap/libpcap arp nbns mdns manuf

程序截图

说明

本文对于Go语言本身的讲解不会太多，想把更多的时间花在几个网络协议的讲解上，希望本文对打算或正在用Go进行TCP/IP编程和抓包的朋友带来帮助。

github地址：https://github.com/timest/goscan

程序思路

通过内网IP和子网掩码计算出内网IP范围
向内网广播ARP Request
监听并抓取ARP Response包，记录IP和Mac地址
发活跃IP发送MDNS和NBNS包，并监听和解析Hostname
根据Mac地址计算出厂家信息

通过内网IP和子网掩码计算出内网IP范围

如果仅仅只是知道一个IP地址，是无法得知内网IP的网段，不能只是简单的把本机IP的最后一个字节改成1-255。需要通过子网掩码来计算得出内网的网段，这块比较简单，这里不赘述了，有疑问的网上搜索子网掩码获取更多资料。值得一提的是IP地址的最后一个字段是不能为0和255，前者是RFC规定，后者一般是广播地址。

// 单网卡模式
addrs, err := net.InterfaceAddrs()
if err != nil {
   log.Fatal("无法获取本地网络信息:", err)
}
for i, a := range addrs {
   if ip, ok := a.(*net.IPNet); ok && !ip.IP.IsLoopback() {
       if ip.IP.To4() != nil {
           fmt.Println("IP:", ip.IP)
           fmt.Println("子网掩码:", ip.Mask)
           it, _ := net.InterfaceByIndex(i)
           fmt.Println("Mac地址:", it.HardwareAddr)
           break
       }
   }
}

根据上面得到的IPNet，可以算出内网IP范围：

type IP uint32
// 根据IP和mask换算内网IP范围
func Table(ipNet *net.IPNet) []IP {
    ip := ipNet.IP.To4()
    log.Info("本机ip:", ip)
    var min, max IP
    var data []IP
    for i := 0; i < 4; i++ {
        b := IP(ip[i] & ipNet.Mask[i])
        min += b << ((3 - uint(i)) * 8)
    }
    one, _ := ipNet.Mask.Size()
    max = min | IP(math.Pow(2, float64(32 - one)) - 1)
    log.Infof("内网IP范围:%s --- %s", min, max)
    // max 是广播地址，忽略
    // i & 0x000000ff  == 0 是尾段为0的IP，根据RFC的规定，忽略
    for i := min; i < max; i++ {
        if i & 0x000000ff == 0 {
            continue
        }
        data = append(data, i)
    }
    return data
}

向内网广播ARP Request

ARP（Address Resolution Protocol），地址解析协议，是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址 ------百度百科

当我们要向以太网中另一台主机发送IP数据时，我们本地会根据目的主机的IP地址在ARP高速缓存中查询相应的以太网地址，ARP高速缓存是主机维护的一个IP地址到相应以太网地址的映射表。如果查询失败，ARP会广播一个询问（op字段为1）目的主机硬件地址的报文，等待目标主机的响应。

因为ARP高速缓存有时效性，读取到目标主机的硬件地址后，最好发送一个ICMP包验证目标是否在线。当然也可以选择不从高速缓存里读取数据，而是直接并发发送arp包，等待在线主机回应ARP报文。

gopacket有封装好的ARP报文：

type ARP struct {
	BaseLayer
	AddrType          LinkType     // 硬件类型
	Protocol          EthernetType // 协议类型
	HwAddressSize     uint8        // 硬件地址长度
	ProtAddressSize   uint8        // 协议地址长度
	Operation         uint16       // 操作符(1代表request 2代表reply)
	SourceHwAddress   []byte       // 发送者硬件地址
	SourceProtAddress []byte       // 发送者IP地址
	DstHwAddress      []byte       // 目标硬件地址（可以填写00:00:00:00:00:00)
	DstProtAddress    []byte       // 目标IP地址
}

给出项目中具体的代码：

// 发送arp包
// ip 目标IP地址
func sendArpPackage(ip IP) {
    srcIp := net.ParseIP(ipNet.IP.String()).To4()
    dstIp := net.ParseIP(ip.String()).To4()
    if srcIp == nil || dstIp == nil {
        log.Fatal("ip 解析出问题")
    }
    // 以太网首部
    // EthernetType 0x0806  ARP
    ether := &layers.Ethernet{
        SrcMAC: localHaddr,
        DstMAC: net.HardwareAddr{0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff},
        EthernetType: layers.EthernetTypeARP,
    }
    
    a := &layers.ARP{
        AddrType: layers.LinkTypeEthernet,
        Protocol: layers.EthernetTypeIPv4,
        HwAddressSize: uint8(6),
        ProtAddressSize: uint8(4),
        Operation: uint16(1), // 0x0001 arp request 0x0002 arp response
        SourceHwAddress: localHaddr,
        SourceProtAddress: srcIp,
        DstHwAddress: net.HardwareAddr{0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
        DstProtAddress: dstIp,
    }
    
    buffer := gopacket.NewSerializeBuffer()
    var opt gopacket.SerializeOptions
    gopacket.SerializeLayers(buffer, opt, ether, a)
    outgoingPacket := buffer.Bytes()
    
    handle, err := pcap.OpenLive(iface, 2048, false, 30 * time.Second)
    if err != nil {
        log.Fatal("pcap打开失败:", err)
    }
    defer handle.Close()
    
    err = handle.WritePacketData(outgoingPacket)
    if err != nil {
        log.Fatal("发送arp数据包失败..")
    }
}

我们只需要将第一步得到的内网IP表，开启一个goruntime遍历发送arp报文就可以。

监听并抓取ARP Response包，记录IP和Mac地址

在上一步已经发送了arp请求，只需要开启一个arp的监听goruntime，所有有返回arp response包的，就是内网在线的host。

func listenARP(ctx context.Context) {
    handle, err := pcap.OpenLive(iface, 1024, false, 10 * time.Second)
    if err != nil {
        log.Fatal("pcap打开失败:", err)
    }
    defer handle.Close()
    handle.SetBPFFilter("arp")
    ps := gopacket.NewPacketSource(handle, handle.LinkType())
    for {
        select {
        case <-ctx.Done():
            return
        case p := <-ps.Packets():
            arp := p.Layer(layers.LayerTypeARP).(*layers.ARP)
            if arp.Operation == 2 {
                mac := net.HardwareAddr(arp.SourceHwAddress)
                pushData(ParseIP(arp.SourceProtAddress).String(), mac, "", manuf.Search(mac.String()))
                go sendMdns(ParseIP(arp.SourceProtAddress), mac)
                go sendNbns(ParseIP(arp.SourceProtAddress), mac)
            }
        }
    }
}

发活跃IP发送MDNS和NBNS包，并监听和解析hostname

在上一步的过程中，我们在接受到一个arp的response后，就可以发起mdns和nbns包等待hostname的返回。

go sendMdns(ParseIP(arp.SourceProtAddress), mac)
go sendNbns(ParseIP(arp.SourceProtAddress), mac)

mDNS：往对方的5353端口和01:00:5E:00:00:FB的mac地址发送UDP的mdns（Multicast DNS）包，如果目标系统支持，回返回host name。详细协议介绍和报文格式可以查看维基百科的介绍。 NBNS：也是一个种常见的查看目标机器hostname的一种协议，和mDNS一样，传输层也是UDP，端口是在137。

篇幅太长了，具体的代码请看github上的nbns.go 和 mdns.go。

根据Mac地址计算出厂家信息

我们可以通过目标主机的硬件地址，获取到设备的生产厂家信息。这样的话，即使遇到防御比较好的系统，我们无法获取到hostname，也能从厂家信息里获取一定的信息量，比如厂家信息是oneplus或则Smartisan，就可以判断是手机了。

manuf文件，文件片段：

00:03:8F	Weinsche	Weinschel Corporation
00:03:90	DigitalV	Digital Video Communications, Inc.
00:03:91	Advanced	Advanced Digital Broadcast, Ltd.
00:03:92	HyundaiT	Hyundai Teletek Co., Ltd.
00:03:93	Apple	Apple, Inc.
00:03:94	ConnectO	Connect One
00:03:95	Californ	California Amplifier
00:03:96	EzCast	EZ Cast Co., Ltd.
00:03:97	Watchfro	Watchfront Limited

代码不贴了，直接看代码，100行不到的代码，还是挺简单的：manuf.go。测试结果99%的mac地址都能映射到相应的厂商信息。