局域网内查询嵌入式设备IP的几种方式
2024-06-04 02:36:10
前言
最近有个需求，所有本地海思的板子，都要能查询到他们的IP。如果是用串口调试，当然很容易知道IP，但是大部分情况下，我们还是用telnet远程连接，这时候，不知道IP就啥也干不了。
因此我想着在海思的板子上跑一个服务器程序，然后在本地运行客户端程序去查询，服务器接收到数据就将自己的IP返回给客户端，这样就知道所有海思芯片的IP了。
一开始是做了一个用TCP协议通信的，但是考虑到ABC三类IP加起来数量太多了，线程开太多，程序会把电脑卡死。然后又尝试了UDP广播，但是又不能做到跨网段，最终的解决方案是不使用C-S方式（客户端-服务器），而是采用对等连接方式P2P（peer to peer），在通信的时候，并不区分是服务器还是客户端，而是两台主机同时具有服务器和客户端的能力。并且发送信息的方式，都是往255.255.255.255广播，这样就能跨网段进行接收了。
本文档将所有码记录下来，并对关键点进行解释，方便以后查阅。
windows端所使用的线程API，是一个朋友封装的，文档中不提供代码，但是下载资源中可以找到
本文档资源地址：https://download.csdn.net/download/whitefish520/12831608
TCP方式
服务器
服务器端监听所有IP，并在客户端接入后，创建线程，发送自己的IP
//linux arm-hisiv500-linux-gcc server.c -o server -lpthread #include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<string.h>
#include<strings.h>
#include<ctype.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>void *run(void *arg);
void trim(char *strIn, char *strOut);int main(){//lfd：socket返回的文件描述符，用lfd监听并接受客户端连接//cfd：客户端链接上来返回的cfd，用cfd和客户端通信int lfd,cfd;int opt = 1;char client_ip[256];//serv_addr服务器地址//client_addr客户端地址struct sockaddr_in serv_addr,client_addr;socklen_t client_len;pthread_t tid; //socket创建服务器返回lfd文件描述符lfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);setsockopt(lfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));bzero(&serv_addr,sizeof(serv_addr));//ipv4serv_addr.sin_family = AF_INET;serv_addr.sin_port = htons(8080);serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//bindbind(lfd,(struct sockaddr*)&serv_addr,sizeof(serv_addr));//监听是否有客户连接listen(lfd,256);while(1){client_len = sizeof(client_addr);//客户端地址长度//连接成功返回cfd，用cfd和客户通信cfd = accept(lfd,(struct sockaddr*)&client_addr,&client_len);printf("client:%s\t%d\n",inet_ntop(AF_INET,&client_addr.sin_addr.s_addr,client_ip,sizeof(client_ip)),ntohs(client_addr.sin_port));//创建线程 回调 run方法 cfd做参数传入 pthread_create(&tid,NULL,run,(void *)cfd); pthread_detach(tid);}return 0;
}
void *run(void *arg){int cfd = (int ) arg;char buf[1024];//缓冲区char ipbuf[1024];//缓冲区int len,i;char *pinfo;FILE *fp;while(1){system("ifconfig -a | grep 'inet addr' > ipinfo"); //获取ip并写入文件fp = fopen("ipinfo", "r");if (fp == NULL){printf("fopen error!\n");return;}while (!feof(fp)) { fgets(buf,1024,fp); //从文件中一行一行读出数据if(!feof(fp)) {trim(buf, ipbuf); //取出首尾的空格write(cfd,ipbuf,strlen(ipbuf));//发送给服务器}} fclose(fp); system("rm ipinfo"); //发送完毕，删除ip信息文件break;}close(cfd);
}//实现去除首尾空格的效果
void trim(char *strIn, char *strOut)
{int i, j ;i = 0;j = strlen(strIn) - 1;while(strIn[i] == ' ')++i;while(strIn[j] == ' ')--j;strncpy(strOut, strIn + i , j - i + 1);strOut[j - i + 1] = '\0';
}
客户端
客户端程序做了对Windows的适配，需要Windows上安装MinGW gcc编译器，编译命令在注释中
客户端要求执行时输入一个参数，例如./client 192.168.10，注意只要三段，客户端会对1-255尝试连接，成功则创建线程，打印信息
//win32 gcc client.c pps_thread_win32.c -o client.exe -lwsock32
//linux gcc client.c -o client -lpthread #ifdef _WIN32#include <stdio.h>#include <winsock2.h>#include "pps_thread.h"#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
#else#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<errno.h>#include<string.h>#include<sys/types.h>#include<netinet/in.h>#include<sys/socket.h>#include<sys/wait.h>
#endif#define DEST_PORT 8080//目标地址端口号
#define MAX_DATA 100//接收到的数据最大程度 char targetIP[32];
int stop = 0;void *run(void *arg)
{#ifdef _WIN32SOCKET sockfd;WSADATA wsaData;WORD wVersionRequired;wVersionRequired = MAKEWORD(2,2);if (WSAStartup(wVersionRequired, &wsaData)!= 0){printf("init failed %ld\n",WSAGetLastError());}
#elseint sockfd;
#endifint len,i;char serverIP[64];char endIP[256];int end = (int ) arg;sprintf(endIP, ".%d", end);strcpy(serverIP, targetIP);strcat(serverIP, endIP); struct sockaddr_in dest_addr;char buf[MAX_DATA];sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);dest_addr.sin_family=AF_INET;dest_addr.sin_port=htons(DEST_PORT);dest_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(serverIP);memset(dest_addr.sin_zero, 0, 8);connect(sockfd,(struct sockaddr*)&dest_addr,sizeof(struct sockaddr));while(1){char buf[512] = "";
#ifdef _WIN32len = recv(sockfd, buf, sizeof(buf), 0);
#elselen = read(sockfd, buf, sizeof(buf));
#endifif(len<=0) continue;elseprintf("%s => %s",serverIP,buf);if(strcmp(serverIP, "192.168.10.255"))stop = 1;}
#ifdef _WIN32closesocket(sockfd);WSACleanup();
#elseclose(sockfd);
#endif
}int main(int argc,char** argv)
{int i = 0;
#ifdef _WIN32pps_thread_t tid;
#elsepthread_t tid;
#endifif(argc != 2){printf("This program is used for finding hisi board's IP\n");printf("For example, if your hisi board's IP is 192.168.10.x\n");printf("then you can run this progorm as ./client 192.168.10\n");printf("please run this progorm in cmd/powershell/terminal\n");getchar();return -1;}strcpy(targetIP, argv[1]);for(i=1;i<=255;i++){#ifdef _WIN32pps_thread_create(&tid,NULL,run,(void *)i);pps_thread_detach(tid);Sleep(8);
#elsepthread_create(&tid,NULL,run,(void *)i);pthread_detach(tid);usleep(8000);
#endif}while(1){if(stop) {printf("find over! press any key to exit\n");getchar();return 0;}}return 0;
} UDP广播方式
基本思想是客户端向255.255.255.255广播一条信息，服务器接收任意IP，接收到广播后，对客户端返回自己的IP，客户端设置接收超时时间，超过时间后，认为已经扫码完毕，退出程序
这种方式有个缺陷，不能跨网段，即便是物理上连接到一起，但是网段不同就没法通信
服务器和客户端的程序和之前TCP的差别不大，主要是变成c++程序了，编译器要选用g++
服务器
//arm-hisiv500-linux-g++ server.c -o server -lpthread
#include <iostream>
#include <strings.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;void trim(char *strIn, char *strOut);int main()
{int sockfd;struct sockaddr_in saddr;int r;FILE *fp;char buf[1024];//缓冲区char recvline[1025];char sendline[1024] = {"Hello"};struct sockaddr_in presaddr;socklen_t len = sizeof(presaddr);sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);bzero(&saddr, sizeof(saddr));saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);saddr.sin_port = htons(8080);bind(sockfd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr));while (1){r = recvfrom(sockfd, recvline, sizeof(recvline), 0 , (struct sockaddr*)&presaddr, &len);if (r <= 0){perror("");exit(-1);}recvline[r] = 0;cout <<"recvfrom "<< inet_ntoa(presaddr.sin_addr) <<" " << recvline << endl;system("ifconfig -a | grep 'inet addr' > ipinfo");fp = fopen("ipinfo", "r");if (fp == NULL){printf("fopen error!\n");break;}while (!feof(fp)) { fgets(buf,1024,fp); //读取一行if(!feof(fp)) {trim(buf, sendline);printf("%s",sendline);sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, (struct sockaddr*)&presaddr, sizeof(presaddr));}} fclose(fp);system("rm ipinfo"); }return 0;
}void trim(char *strIn, char *strOut)
{int i, j ;i = 0;j = strlen(strIn) - 1;while(strIn[i] == ' ')++i;while(strIn[j] == ' ')--j;strncpy(strOut, strIn + i , j - i + 1);strOut[j - i + 1] = '\0';
}
客户端
//linux g++ client.c -o client -lpthread
//win32 g++ client.c pps_thread_win32.c -o client.exe -lwsock32
#include <iostream>
#ifdef _WIN32#include <stdio.h>#include <winsock2.h>#include "pps_thread.h"#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
#else#include <strings.h>#include <string.h>#include <sys/types.h> #include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <time.h>
#endif
using namespace std;#define DEST_PORT 8080//目标地址端口号 int stop = 0;void *run(void *arg)
{#ifdef _WIN32SOCKET sockfd;WSADATA wsaData;WORD wVersionRequired;wVersionRequired = MAKEWORD(2,2);if (WSAStartup(wVersionRequired, &wsaData)!= 0){printf("init failed %ld\n",WSAGetLastError());}const char on = 1;int timeout = 1000; //1000ms
#elseint sockfd;const int on = 1;struct timeval timeout;timeout.tv_sec=1; //1stimeout.tv_usec=0;
#endifint ret;char recvline[1024];char sendline[1024] = {"Hello"};struct sockaddr_in des_addr;sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &on, sizeof(on));
#ifdef _WIN32setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char*)&timeout, sizeof(timeout)); //接收超时检测
#elsesetsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &timeout, sizeof(timeout)); //接收超时检测
#endifmemset(&des_addr, 0, sizeof(des_addr));des_addr.sin_family = AF_INET;des_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr((char *)arg); //广播地址des_addr.sin_port = htons(DEST_PORT);sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, (struct sockaddr*)&des_addr, sizeof(des_addr));while(1){memset(recvline, 0, sizeof(recvline));ret = recvfrom(sockfd, recvline, sizeof(recvline), 0, NULL, NULL);if(ret<=0) {stop = 1;break;}elsecout << "server IP => " << recvline; }
#ifdef _WIN32closesocket(sockfd);WSACleanup();
#elseclose(sockfd);
#endif
}int main(int argc,char** argv)
{char targetIP[32];
#ifdef _WIN32pps_thread_t tid;
#elsepthread_t tid;
#endifsprintf(targetIP, "255.255.255.255");
#ifdef _WIN32pthread_create(&tid,NULL,run,(void *)targetIP);pps_thread_detach(tid);
#elsepthread_create(&tid,NULL,run,(void *)targetIP);pthread_detach(tid);
#endifwhile(1){if(stop) {printf("find over! press any key to exit\n");getchar();return 0;}}return 0;
}
重头戏：跨网段的P2P连接的UDP广播
这种实现方式，服务器和客户端分别用了2个端口，服务器向18081端口发送广播，客户端在18081端口接收数据，客户端向18080端口发送广播，服务器在18080端口接收数据，也就是说，客户端先向255.255.255.255广播，服务器收到信息后，判断出有人想得到IP信息，又向255.255.255.255广播，客户端只会广播一次，服务器也只会广播一次，避免造成广播风暴，使得网络瘫痪
其实从本质上说，双方即使服务器，又是客户端，只不过为了方便表述，把后台运行的叫做服务器
重要设置
在嵌入式机器上，广播不一定发的出去，sendto函数返回-1，perror显示network is unreachable，这种情况下，需要添加路由
- route add -net 255.255.255.255 netmask 255.255.255.255 dev eth0 metric 1
- route add -host 255.255.255.255 dev eth0
这两种方式均可，具体原理本渣渣还不清楚
服务器
//arm-hisiv500-linux-g++ server.c -o server -lpthread
#include <iostream>
#include <strings.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>#define SERVER_SEND_PORT 18081
#define SERVER_RECV_PORT 18080using namespace std;void trim(char *strIn, char *strOut)
{int i, j ;i = 0;j = strlen(strIn) - 1;while(strIn[i] == ' ')++i;while(strIn[j] == ' ')--j;strncpy(strOut, strIn + i , j - i + 1);strOut[j - i + 1] = '\0';
}void *run(void *arg)
{int ret = 0;FILE *fp;char buf[1024];char sendline[1024] = "test";int send_sockfd;const int on = 1;struct sockaddr_in send_saddr;send_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);setsockopt(send_sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &on, sizeof(on)); //广播发送setsockopt(send_sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on));bzero(&send_saddr, sizeof(send_saddr));send_saddr.sin_family = AF_INET;send_saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("255.255.255.255");send_saddr.sin_port = htons(SERVER_SEND_PORT);system("ifconfig -a | grep 'inet addr' > ipinfo");fp = fopen("ipinfo", "r");if (fp == NULL){printf("fopen error!\n");return NULL;}while (!feof(fp)) { fgets(buf, 1024, fp); //读取一行if(!feof(fp)) {trim(buf, sendline);ret = sendto(send_sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, (struct sockaddr*)&send_saddr, sizeof(send_saddr));cout << "read one line : " << sendline << endl;if(ret < 0)cout << "send error!" << endl;} } fclose(fp);close(send_sockfd);system("rm ipinfo");
}int main()
{int ret = 0;int recv_sockfd;struct sockaddr_in recv_saddr, client_saddr;socklen_t len = sizeof(client_saddr);char recvline[1025];pthread_t tid;recv_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);bzero(&recv_saddr, sizeof(recv_saddr));recv_saddr.sin_family = AF_INET;recv_saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //任意地址recv_saddr.sin_port = htons(SERVER_RECV_PORT);bind(recv_sockfd, (struct sockaddr*)&recv_saddr, sizeof(recv_saddr));while(1){ret = recvfrom(recv_sockfd, recvline, sizeof(recvline), 0 , (struct sockaddr*)&client_saddr, &len);if(ret > 0){recvline[ret] = '\0';cout <<"recvfrom "<< inet_ntoa(client_saddr.sin_addr) <<" " << recvline << endl;if(strcmp(recvline, "queryIP") == 0){pthread_create(&tid, NULL, run, NULL);pthread_detach(tid);}}}close(recv_sockfd);return 0;
}
客户端
//linux g++ client.c -o client -lpthread
//win32 g++ client.c pps_thread_win32.c -o client.exe -lwsock32
#include <iostream>
#ifdef _WIN32#include <stdio.h>#include <winsock2.h>#include <ws2tcpip.h>#include "pps_thread.h"#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
#else#include <strings.h>#include <string.h>#include <sys/types.h> #include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <time.h>
#endifusing namespace std;#define CLIENT_SEND_PORT 18080
#define CLIENT_RECV_PORT 18081int main()
{int ret = 0;
#ifdef _WIN32SOCKET recv_sockfd, send_sockfd;WSADATA wsaData;WORD wVersionRequired;wVersionRequired = MAKEWORD(2,2);if (WSAStartup(wVersionRequired, &wsaData)!= 0){printf("init failed %ld\n",WSAGetLastError());}const char on = 1;int timeout = 3000;
#elseint recv_sockfd, send_sockfd;const int on = 1;struct timeval timeout;timeout.tv_sec=3; timeout.tv_usec=0;
#endifstruct sockaddr_in recv_saddr, client_saddr, send_saddr;socklen_t len = sizeof(client_saddr);char recvline[1025];char sendline[1024] = "queryIP";recv_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
#ifdef _WIN32setsockopt(recv_sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char*)&timeout, sizeof(timeout)); //接收超时检测
#elsesetsockopt(recv_sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &timeout, sizeof(timeout)); //接收超时检测
#endifsetsockopt(recv_sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on));memset(&recv_saddr, 0, sizeof(recv_saddr));recv_saddr.sin_family = AF_INET;recv_saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //任意地址recv_saddr.sin_port = htons(CLIENT_RECV_PORT);bind(recv_sockfd, (struct sockaddr*)&recv_saddr, sizeof(recv_saddr));send_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);setsockopt(send_sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &on, sizeof(on)); //广播发送setsockopt(send_sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on));memset(&send_saddr, 0, sizeof(send_saddr));send_saddr.sin_family = AF_INET;send_saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("255.255.255.255");send_saddr.sin_port = htons(CLIENT_SEND_PORT);ret = sendto(send_sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, (struct sockaddr*)&send_saddr, sizeof(send_saddr));if(ret < 0)cout << "send error!" << endl;while(1){ret = recvfrom(recv_sockfd, recvline, sizeof(recvline), 0 , (struct sockaddr*)&client_saddr, &len);if(ret <= 0){cout << "query end, press any key to exit" << endl;
#ifdef _WIN32getchar();
#endifbreak;}else{recvline[ret] = '\0';cout << "server IP => " << recvline;}}
#ifdef _WIN32closesocket(recv_sockfd);closesocket(send_sockfd);WSACleanup();
#elseclose(recv_sockfd);close(send_sockfd);
#endif return 0;
}
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