CN106375491A - 一种发现网络设备的方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发现网络设备的方法、装置及系统，所述方法包括：在目标网络内枚举待扫描设备IP地址；广播一个目标地址为所述待扫描设备IP地址的第一ARP请求报文；当检测设备的ARP缓存中存在扫描到的所述IP地址则保存该IP地址及其对应MAC地址；在所述目标网络内所有待扫描IP地址均扫描完毕，则将所保存的IP地址及其MAC地址上报服务器。本发明能够提高设备检测的检测效率。

Description

一种发现网络设备的方法、装置及系统

技术领域

本发明技术方案涉及计算机技术领域，特别涉及一种发现网络设备的方法、发现网络设备的装置及发现网络设备的系统。

背景技术

信息技术的快速发展大力推动了计算机网络与信息系统在政府及企事业单位的广泛应用，为办公及生产建设的电子化、自动化、信息化提供了坚实保障。在政府内网(公安、检察院、法院、政府、财税、电力等领域)中网络环境庞大而又复杂，如何快速并准确地检测并发现网络内非法接入的设备已成为国家安全保密工作的重中之重。

设备检测并发现最重要的是要准确获得接入设备的IP地址及MAC地址信息，传统的设备发现方法通常是利用交换机的SNMP服务或者用Telnet/SSH方式登录到交换机上来读取交换机MAC列表，这些方式都要依赖于交换机本身的特性，局限性比较强，同时部署难度也很大，影响设备检测的检测效率。

发明内容

本发明技术方案所解决的技术问题为，如何提高设备检测的检测效率。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案提供了一种发现网络设备的方法，包括：

在目标网络内枚举待扫描设备IP地址；

广播一个目标地址为所述待扫描设备IP地址的第一ARP请求报文；

当检测设备的ARP缓存中存在扫描到的所述IP地址则保存该IP地址及其对应MAC地址；

在所述目标网络内所有待扫描IP地址均扫描完毕，则将所保存的IP地址及其MAC地址上报服务器。

可选的，所述发现网络设备的方法还包括：读取ARP缓存中存储的MAC列表。

可选的，所述发现网络设备的方法还包括：在枚举所述目标网络内所有待扫描IP地址之前首先清空所述检测设备的ARP缓存。

可选的，所述发现网络设备的方法还包括：

当所述目标网络接收目标地址为新的待扫描设备IP地址的第二ARP请求报文，在所述ARP缓存查询；

若该新的待扫描设备IP地址存在于所述ARP缓存，则直接返回所述新的待扫描设备IP地址及其对应MAC地址；

若该新的待扫描设备IP地址没有存在于所述ARP缓存，则执行如下步骤：

在所述目标网络广播一个所述第二ARP请求报文；

当所述检测设备的ARP缓存中所述新的待扫描设备IP地址则保存该IP地址及其对应MAC地址；

将所保存的新的待扫描设备IP地址及其MAC地址上报服务器。

可选的，所述待扫描设备IP地址为所述目标网络本地网段内除所述检测设备地址、广播地址、网关地址以外的所有设备的IP地址。

可选的，所述在目标网络内枚举待扫描设备IP地址包括：在目标网络内顺序枚举待扫描设备IP地址。

可选的，所述ARP请求报文的帧结构包括：所述目标网络的目标地址、所述目标网络的源地址、帧类型、硬件类型、协议类型、硬件地址长度、协议长度、操作字段、发送方的硬件地址、发送方的协议地址、目的方硬件地址、及目的方协议地址。

可选的，所述目标网络为以太网。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案还提供了一种发现网络设备的装置，包括：

枚举单元，适于在目标网络内枚举待扫描设备IP地址；

广播单元，适于广播一个目标地址为所述待扫描设备IP地址的第一ARP请求报文；

存储单元，适于当检测设备的ARP缓存中存在扫描到的所述IP地址则保存该IP地址及其对应MAC地址；

上报单元，适于在所述目标网络内所有待扫描IP地址均扫描完毕，则将所保存的IP地址及其MAC地址上报服务器。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案还提供了一种发现网络设备的系统，包括：检测设备及其内设的如上所述发现网络设备的装置、以及服务器。

本发明技术方案的有益效果至少包括：

本发明技术方案能够基于ARP技术，可对同网段所有设备进行扫描分析，并获取网段内所有设备的IP地址及MAC地址，不需要基于网络交换机对于设备信息的转接，可实现网段接入设备的快速扫描及设备发现，大大提高网络设备的检测效率。

本发明技术方案仅需基于网络设备中的一台主机设备，也即检测设备，通过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(即MAC地址)；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源，不仅如此，对于ARP缓存的直接查询可进一步提高网络设备的检测效率。

本发明技术方案还设定了ARP缓存中没有当前ARP请求所需IP地址的网络设备检测手段：当地址解析协议被询问一个已知IP地址节点的MAC地址时，先在ARP缓存中查看，若存在，就直接返回与之对应的MAC地址，若不存在，会发送ARP请求向网络进行重新查询。

本发明技术方案的扫描过程完全不依赖于交换机，部署方便，无局限性，可适用更多应用场景；本发明技术方案具有设备检测的准确性，即使网络设备关闭服务或者安装了防火墙，也能完成设备的准确发现，本发明技术方案不需要对IP设备端添加或更改任何配置，可降低配置工作量，实现检测系统的简单有效。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明技术方案提供的一种发现网络设备的方法流程示意图；

图2为本发明技术方案提供的另一种发现网络设备的方法流程示意图；

图3为本发明技术方案提供的又一种发现网络设备的方法流程示意图；

图4为本发明技术方案提供的再一种发现网络设备的方法流程示意图；

图5为本发明技术方案提供的一种发现网络设备的方法的应用例的流程示意图。

具体实施方式

为了更好的使本发明的技术方案清晰的表示出来，下面结合附图对本发明作进一步说明。

以太网中，IP(Internet Protocol，因特网协议)设备之间要进行相互通信，发起通信的源IP设备需要获取目标IP设备的MAC(Media Access Control，媒体访问控制)地址，IP设备之间实际传输帧数据，帧数据中包括目标IP设备的MAC地址的转换，该转换由ARP协议实现。

ARP(Address Resolution Protocol)，即地址解析协议，是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议，也是IPv4中必不可少的协议。所谓地址解析即为IP设备在发送帧数据前将目标IP设备的IP地址转换为MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目标IP设备的IP地址，查询目标IP设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。

本发明技术方案中，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；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。

ARP缓存是个用来储存IP地址和MAC地址的缓冲区，其本质就是一个IP地址-->MAC地址的对应表，表中每一个条目分别记录了网络上其他主机的IP地址和对应的MAC地址。当地址解析协议被询问一个已知IP地址节点的MAC地址时，先在ARP缓存中查看，若存在，就直接返回与之对应的MAC地址，若不存在，才发送ARP请求向局域网查询。

本发明技术方案无需基于交换机或读取交换机的MAC列表，在网内的检测设备上，部署一终端程序，可利用ARP协议实现对同网段设备的扫描和发现，同时把结果数据上报给服务器。

实施例一

基于上述内容，本实施例首先提供一种发现网络设备的方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤S100，在目标网络内枚举待扫描设备IP地址。

所述目标网络指的是可以是以太网、局域网等具有本地计算机设备群的网络系统。所枚举的网络一般指的是大网络系统下的本地网段。所述待扫描设备IP地址范围可根据检测设备的IP地址进行确定，且所述IP地址一般为本地网段内除所述检测设备地址、广播地址、网关地址以外的所有设备的IP地址。比如，检测设备(一般可称为本机)IP为192.168.1.100，掩码为255.255.255.0，网关为192.168.1.1，则枚举的范围是从192.168.1.2至192.168.1.254且不含192.168.1.100，总共252个IP地址。所述枚举方式可以是顺序枚举，也可以是随机枚举。

步骤S101，广播一个目标地址为所述待扫描设备IP地址的第一ARP请求报文。

所述第一ARP请求报文符合一般ARP请求的帧结构。帧格式的ARP报文中可以包括如下内容：

一、用于转发该ARP报文的以太网头部MAC地址，分别包括：

以太网头部的源MAC地址、以太网头部的目标MAC地址。

二、用于网络中网关设备或者IP设备接收到该ARP报文后进行ARP报文动态学习的ARP报文承载内容中发送方和接收方IP地址或者MAC地址：

ARP报文的源IP地址、ARP报文的源MAC地址、ARP报文的目标IP地址和ARP报文的目标MAC地址。

本发明技术方案中，所涉及的源IP地址、源MAC地址、目标IP地址和目标MAC地址均指ARP报文承载内容中发送方和接收方IP地址或者MAC地址。

本实施例给出一种ARP请求报文的结构形式，包括如下数据内容：所述目标网络的目标地址、所述目标网络的源地址、帧类型、硬件类型、协议类型、硬件地址长度、协议长度、操作字段、发送方的硬件地址、发送方的协议地址、目的方硬件地址、及目的方协议地址。

步骤S102，当检测设备的ARP缓存中存在扫描到的所述IP地址则保存该IP地址及其对应MAC地址。

根据ARP报文处理的技术手段，网络中每个IP设备中都存储有ARP缓存表，ARP缓存表中保存有网络中其他IP设备的ARP表项：IP地址-MAC地址。

一个正常ARP报文通信过程为：IP设备1主动向IP设备2发送ARP请求报文，IP设备1根据IP设备2的IP地址首先查询其ARP中是否有对应IP设备2的MAC地址，如果没有，则将目标MAC地址填写为全0或者全1的MAC地址，并通过网关设备以广播形式向网络中所有IP设备发送该ARP请求报文。IP设备2接收到该目标IP地址为IP设备2的ARP请求报文后，向IP设备1回复ARP应答报文，并在ARP应答报文中携带IP设备2的MAC地址，IP设备1接收该ARP应答报文，并在其ARP缓存表中添加表示IP设备2的ARP表项：IP2-MAC2。

当然，若网段中不存在IP设备2，则IP设备1的ARP缓存表中经过一段时间的等待，仍不会存在有关IP2的记录。在等待一段时间后，若IP设备1的ARP缓存中不存在有该IP2的记录，则表明该IP设备2不存在，若IP设备1的ARP缓存中存在有该IP2的记录，则表明网络上存在目标地址为该IP的设备，则保存对应的MAC信息。

继续参考图1，本实施例发现网络设备的方法还包括步骤：

步骤S103，在所述目标网络内所有待扫描IP地址均扫描完毕，则将所保存的IP地址及其MAC地址上报服务器。

本实施例中，重复执行步骤S100至步骤S102，直至枚举的扫描对象全部执行完毕，此时，检测设备中已对本网段内所有可能的IP设备扫描完毕，检测设备的ARP缓存中具有本网段内所有实际存在IP设备的IP地址及对应MAC地址，检测设备会将基于ARP缓存中存在的IP地址及其对应MAC地址保存，并上报至系统服务器。

实施例二

不同于实施例一，本实施例提供了一种发现网络设备的方法，如图2所示，除了包括所述步骤S100至步骤S103之外，还包括步骤：

步骤S200，读取MAC列表。

所述MAC列表可以是从系统服务器中读取的历史列表，其目的在于，可与当前执行步骤S100至步骤S103所获得的当前MAC列表进行比对，以获取当前网络设备中新增设备的MAC地址，并对上述新增设备进行着重检测发现。

在其他实施例中，所述MAC列表也可以是当前MAC列表，读取MAC列表可以提供系统更为充足的设备位置资源，以进行后续应用开发。

本步骤可以在步骤S100至步骤S103执行完毕后执行，也可以基于之前的历史MAC列表数据进行，本实施例不限定该步骤与步骤S100至步骤S103之间的先后顺序。

实施例三

不同于实施例一，本实施例提供了一种发现网络设备的方法，如图3所示，除了包括所述步骤S100至步骤S103之外，还包括步骤：

步骤S300，清空检测设备的ARP缓存。

所述步骤S300在枚举所述目标网络内所有待扫描IP地址之前进行。

步骤S300的目标在于对历史检测设备的ARP缓存进行清空，以重新进行系统内所有设备的ARP检测，以提高检测准确率。

实施例四

不同于实施例一，本实施例提供了一种发现网络设备的方法，如图4所示，除了包括所述步骤S100至步骤S103之外，还包括步骤：

步骤S400，当所述目标网络接收目标地址为新的待扫描设备IP地址的第二ARP请求报文，在所述ARP缓存查询新的待扫描设备IP地址；若该新的待扫描设备IP地址存在于所述ARP缓存，则执行步骤S401，若该新的待扫描设备IP地址没有存在于所述ARP缓存，则执行步骤S402至步骤S404。

步骤S401，直接返回所述新的待扫描设备IP地址及其对应MAC地址。

步骤S402，在所述目标网络广播一个所述第二ARP请求报文。

步骤S403，当所述检测设备的ARP缓存中所述新的待扫描设备IP地址则保存该IP地址及其对应MAC地址；

步骤S404，将所保存的新的待扫描设备IP地址及其MAC地址上报服务器。

本实施例的具体实施过程是对应于实施例一的，本实施例论述的是在实施例一的基础上，检测设备(即IP设备1)已执行实施例一所述步骤S100至步骤S103，检测设备的ARP缓存上已具有全网段其他网络设备(即IP设备2)的IP地址及其对应MAC地址，此后，检测设备主动向网络设备发送ARP请求报文，检测设备根据新的网络设备的IP地址首先查询其ARP缓存中是否有对应网络设备的MAC地址，若有则进行直接返回上报，以提高反馈效率，若无则基于新的网络设备的IP地址执行步骤S402至步骤S404。步骤S402至步骤S404的执行流程与步骤S101至步骤S103是类似的，此处不再赘述。

应用例

本应用例提供了更为具体的发现网络设备的方法，结合图5，包括如下步骤：

第一步，清空系统ARP缓存。

第二步，在本网段内按顺序枚举一个IP地址作为扫描IP地址，但不包括本机地址、广播地址和网关地址。

比如本机IP为192.168.1.100，掩码为255.255.255.0，网关为192.168.1.1，则枚举的范围是从192.168.1.2-192.168.1.254且不含192.168.1.100，总共252个IP地址。

第三步，在网络上广播发送一个目标IP地址为扫描IP的ARP请求报文，询问其MAC地址。

比如需要扫描的IP是192.168.1.111，本机MAC地址是AA-BB-CC-DD-EE-FF，IP地址是192.168.1.100，则发送如下ARP请求报文。表一为所发送的ARP请求的帧结构。

表一：所发送ARP请求的帧结构

上表中，假设当前检测设备的ARP缓存中没有当前所需新的网络设备的IP地址及其MAC地址，则将上述ARP请求帧结构中的目标MAC地址填写为全0或者全1的MAC地址。本应用例中，以FF-FF-FF-FF-FF-FF代表所述目标MAC地址，可知：

FF-FF-FF-FF-FF-FF可为00-00-00-00-00-00或11-11-11-11-11-11。

第四步，等待一段时间后，在系统ARP缓存中查看是否有该IP的记录，如果有记录表明网络上存在目标地址为该IP的设备，则保存对应的MAC信息。比如在系统ARP缓存中发现如下记录：

192.168.1.112 00-22-55-66-88-12dynamic

就表示网络上存在一个IP为192.168.1.112，MAC地址为00-22-55-66-88-12的设备。

第五步，重复第二步至第四步，直到第二步中所有需要枚举的IP地址都已经扫描完毕；

第六步，将发现的结果数据上报给服务器。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种发现网络设备的方法，其特征在于，包括：

在目标网络内枚举待扫描设备IP地址；

广播一个目标地址为所述待扫描设备IP地址的第一ARP请求报文；

当检测设备的ARP缓存中存在扫描到的所述IP地址则保存该IP地址及其对应MAC地址；

在所述目标网络内所有待扫描IP地址均扫描完毕，则将所保存的IP地址及其MAC地址上报服务器。

2.如权利要求1所述的发现网络设备的方法，其特征在于，还包括：读取ARP缓存中存储的MAC列表。

3.如权利要求1所述的发现网络设备的方法，其特征在于，还包括：在枚举所述目标网络内所有待扫描IP地址之前首先清空所述检测设备的ARP缓存。

4.如权利要求1所述的发现网络设备的方法，其特征在于，还包括：

当所述目标网络接收目标地址为新的待扫描设备IP地址的第二ARP请求报文，在所述ARP缓存查询；

若该新的待扫描设备IP地址存在于所述ARP缓存，则直接返回所述新的待扫描设备IP地址及其对应MAC地址；

若该新的待扫描设备IP地址没有存在于所述ARP缓存，则执行如下步骤：

在所述目标网络广播一个所述第二ARP请求报文；

当所述检测设备的ARP缓存中所述新的待扫描设备IP地址则保存该IP地址及其对应MAC地址；

将所保存的新的待扫描设备IP地址及其MAC地址上报服务器。

5.如权利要求1至4任一项所述的发现网络设备的方法，其特征在于，所述待扫描设备IP地址为所述目标网络本地网段内除所述检测设备地址、广播地址、网关地址以外的所有设备的IP地址。

6.如权利要求1至4任一项所述的发现网络设备的方法，其特征在于，所述在目标网络内枚举待扫描设备IP地址包括：在目标网络内顺序枚举待扫描设备IP地址。

7.如权利要求1至4任一项所述的发现网络设备的方法，其特征在于，所述ARP请求报文的帧结构包括：所述目标网络的目标地址、所述目标网络的源地址、帧类型、硬件类型、协议类型、硬件地址长度、协议长度、操作字段、发送方的硬件地址、发送方的协议地址、目的方硬件地址、及目的方协议地址。

8.如权利要求1至4任一项所述的发现网络设备的方法，其特征在于，所述目标网络为以太网。

9.一种发现网络设备的装置，其特征在于，包括：

枚举单元，适于在目标网络内枚举待扫描设备IP地址；

广播单元，适于广播一个目标地址为所述待扫描设备IP地址的第一ARP请求报文；

存储单元，适于当检测设备的ARP缓存中存在扫描到的所述IP地址则保存该IP地址及其对应MAC地址；

上报单元，适于在所述目标网络内所有待扫描IP地址均扫描完毕，则将所保存的IP地址及其MAC地址上报服务器。

10.一种发现网络设备的系统，其特征在于，包括：检测设备及其内设的如权利要求9所述发现网络设备的装置、以及服务器。