获取远程主机MAC地址的新思路及实现

众所周知，在所有网卡信息中，最重要的莫过于网卡的MAC地址，即网卡的物理地址。MAC地址固化在网卡的ROM中，一般不易改动。因此在网络中需要监控一台计算机的最好的方法就是获取它的MAC地址。

　　那么，如何获取远程主机（Remote Host，即和本地主机不在同一个子网中的主机）的MAC地址呢？一般的资料认为：采用IpHelperAPI的SendARP方法，但根据笔者的实验观察，此种方法行不通——它只能获取“本网段”内主机的MAC地址，如果源主机与目的主机不在同一个网段内，则该方法就只能获取“网关”的MAC地址，而无法获取目的主机的MAC地址。这是由ARP协议的工作原理决定的。

　　获取远程主机MAC地址的原理及分析

　　下面是利用NetBIOS协议来获取“远程主机（Remote host）”MAC地址的思路和实现方法。

　　大家都知道，NetBIOS（网络基本输入/输出系统）是一套用于网络通讯的调用接口，包含了NetBIOS Name和MAC地址等信息。NetBIOS并没有对下层使用的协议进行限制，因此它除了可以在NetBEUI支持下运行之外，还可以在其他协议支持下运行。其中NetBIOS Over IP由于使用TCP/IP协议，使远程主机之间的NetBIOS通信得以较好实现。
在NetBIOS Over IP通信过程中，可假定源主机A向远程目的主机B请求其“NetBIOS Names”信息。则两者之间的通信过程如下所示：

　　首先，主机A向主机B发送“UDP－NetBIOS－NS”询问包，即向主机B的137端口，发Query包来询问主机B的NetBIOS Names信息。

　　其次，主机B接收到“UDP－NetBIOS－NS”询问包，假设主机B正确安装了NetBIOS服务，而且137端口开放，则主机B会向主机A发送一个“UDP－NetBIOS－NS”应答包，即发Answer包给主机A。

　　分析主机B反馈给主机A的Answer包可知：其中不仅包含了主机B的NetBIOS Name信息，且包含了主机B的MAC地址。“UDP－NetBIOS－NS”应答包的结构及主要字段如下：

表1  “UDP－NetBIOS－NS”应答包的结构及主要字段一览表
序号      字段名      长度
1      Transaction ID      两字节（16位）
2      Flags      两字节（16位）
3      Questions      两字节（16位）
4      AnswerRRs      两字节（16位）
5      AuthorityRRs      两字节（16位）
6      AdditionalRRs      两字节（16位）
7      Name      34字节（272位）
8      Type:NBSTAT      两字节（16位）
9      Class:INET      两字节（16位）
10      Time To Live      四字节（32位）
11      Length      两字节（16位）
12      Number of name      一个字节（8位）
     NetBIOS Name Info      18×Number Of Name字节
     Unit ID      6字节（48位）
     …      

　　其中，关键字段“Unit ID”（6字节）就是主机B的MAC地址。
　　因此可以设想：本地主机构造“UDP－NetBIOS－NS”询问包，并发送给远程主机，然后再接收“UDP－NetBIOS－NS”应答包，并对其分析以提取出远程主机的MAC地址，这样就可以获取 “远程主机”的MAC地址。

　　获取远程主机MAC地址的实现　

所以构造 “UDP－NetBIOS－NS”询问包，其结构如下：
type  tNetBiosNS=record
tID:word;
Flags:word;
Questions:word;
AnswerRRs:word;
AuthorityRRs:word;
AdditionalRRs:word;
Name:array [1..34] of byte;
tType:word;
tClass:word;
end;

　　利用Delphi6.0中的TNMUDP组件——它是用来实现在Internet或Intranet上发送或接收UDP的。接下来把这样的“询问包”放置到UDP的数据部分，再将其发出到远程主机。则可坐等“应答包”。

　　根据应答包的格式（见表1），可计算出“Unit ID”字段在UDP包的数据部分的位置：先从第56字节位置，读出Number Of Names（NetBIOS名字的个数，其中每个NetBIOS Names Info部分占18个字节），然后可计算出“Unit ID”字段的位置＝56＋Number Of Names×18，最后从该位置起连续读取6个字节，就是目的主机的MAC地址。

　　下面给出了在Borland Delphi6中的实现“获取远程主机MAC地址”的主要代码。

procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject); //发送“UDP－NetBIOS－NS”询问包
var
MyStream:TMemoryStream;
t_ns:tNetBiosNS;
i:byte;
begin
  with t_ns do
  begin
    tID:=$0000;
    Flags:=$1000;
    Questions:=$0100;
    AnswerRRs:=$0000;
    AuthorityRRs:=$0000;
    AdditionalRRs:=$0000;
    Name[1]:=$20;
    Name[2]:=$43;
    Name[3]:=$4b;
    for i:=4 to 33 do
      Name:=$41;
    Name[34]:=$00;
    tType:=$2100;
    tClass:=$0100;
  end;
nmudp1.LocalPort:=3000;//UDP绑定的本地主机的端口
nmudp1.RemoteHost:=edit1.Text;
nmudp1.RemotePort:=137;// NetBIOS－NS ,137端口
MyStream:=TmemoryStream.Create;
  try
    MyStream.Write(t_ns, sizeof(t_ns));
    NMUDP1.SendStream(MyStream);
  finally
    MyStream.Free;
  end;
end;
下面是接收发送“UDP－NetBIOS－NS”应答包并分析和显示处理结果的代码。
procedure TForm1.NMUDP1DataReceived(Sender: TComponent;
  NumberBytes: Integer; FromIP: String; Port: Integer);
var
MyStream:TMemoryStream;
mac_str:array[1..6]of byte;
NumOfNames:byte;
begin
if numberbytes>0 then  //如果接收的数据包字节数>0,则处理数据包
begin
  MyStream:=TmemoryStream.Create;
  try
    NMUDP1.readstream(MyStream); //把接收到的数据包，读到内存中
    MyStream.Seek(56,SoFromBeginning);//定位至Number Of Names字段
    MyStream.Read(NumOfNames,1); //获取 Number Of Names字段的值

    MyStream.Seek(NumOfNames*18,soFromCurrent); //定位至Unit ID字段
    MyStream.Read(mac_str[1],6); //获取Unit ID字段的值
    edit4.Text:=inttohex(mac_str[1],2)+'-'+  //将目的主机的MAC地址格式化输出
    inttohex(mac_str[2],2)+'-'+
    inttohex(mac_str[3],2)+'-'+
    inttohex(mac_str[4],2)+'-'+
    inttohex(mac_str[5],2)+'-'+
    inttohex(mac_str[6],2);
    finally
      MyStream.Free;
    end;
  end;
end;

　　结束语：

　　这种方法的优点是：获取（扫描）MAC地址的效率较高。一般针对某远程主机一次发送一个“UDP－NetBIOS－NS”询问包（当然具体发送几个，可以在程序中自己设定）即可，而不像其他也可获取MAC地址的方法，例如Winsock API函数Gethostbyaddr或者Netbios函数，执行的时候会发送多个“UDP－NetBIOS－NS”询问包，这样不但影响了获取速度，而且重复发送没必要。

　　当然，该方法除了可以获取MAC地址外，还可以很容易地获取远程主机的NetBIOS Name信息（即主机名、所在工作组等）。而且在本程序的基础上，也很容易地实现对指定IP地址段的MAC地址扫描，即批量获取MAC地址，不再赘述。