Scrapy IP()类编程指南（基础）

IP简介

工欲善其事，必先利其器，在聊Scapy IP类时，我们先要了解IP是什么。

R-C

IP指的是Internet Protocol（互联网协议）的数据包。Internet Protocol是互联网上用于在网络中传输数据的一种协议。在TCP/IP协议族中，IP层负责数据包的路由和寻址，确保数据能够在网络中正确传递。

IP协议定义了一种在网络中唯一标识设备（主机或路由器）的方式，并提供了一种将数据分割成小的数据包进行传输的机制。每个数据包都包含源和目标设备的IP地址，以便路由器能够正确地将数据包从源传输到目标。

IP协议又分为IPv4、IPv6，两个版本，IPv6可以理解为IPv4的升级版，但它们又有所不同，它的出现，是为了解决IPv4地址即将耗尽的问题，日后也会详细说明IPv6，今天我们主要的对象就是IPv4。

在IPv4协议中，IP地址主要被分为五个类别，通常称为IP地址的分类。这些分类是基于地址的网络部分的位数，以及主机部分的位数。这五个主要的IP地址分类是：A类、B类、C类、D类和E类。

类A地址：
- 范围：1.0.0.0 到 126.255.255.255
- 特点：第一个字节（8位）用于网络部分，剩余的三个字节（24位）用于主机部分。
- 可用网络：2^7 - 2 = 126，因为0和127保留作为特殊用途。
类B地址：
- 范围：128.0.0.0 到 191.255.255.255
- 特点：前两个字节（16位）用于网络部分，后两个字节（16位）用于主机部分。
- 可用网络：2^14 - 2 = 16,382
类C地址：
- 范围：192.0.0.0 到 223.255.255.255
- 特点：前三个字节（24位）用于网络部分，最后一个字节（8位）用于主机部分。
- 可用网络：2^21 - 2 = 2,097,150
类D地址：
- 范围：224.0.0.0 到 239.255.255.255
- 特点：用于多播（Multicast）通信，不分配给单个主机或网络。
类E地址：
- 范围：240.0.0.0 到 255.255.255.255
- 特点：保留作为将来使用的实验和开发。

IP报文头

在Scapy中，IP报文头与IP()类直接相关。IP()类用于创建和处理IPv4报文头，它是Scapy中用于构建IPv4数据包的类。使用IP()类，我们可以轻松地定义IPv4数据包的各种属性，如源地址、目标地址、协议类型等。

在这里插入图片描述

版本（Version）：

占4位。
指定IP协议的版本，IPv4的版本号为4。

头部长度（IHL - Internet Header Length）：

占4位。
指定IPv4头部的长度，以32位字（4字节）为单位。由于IPv4头部中最少有20字节，因此该字段的值至少为5（表示20字节）。

服务类型（Type of Service - TOS）：

占8位。
用于指定服务质量，包括优先级、延迟、吞吐量和可靠性。

总长度（Total Length）：

占16位。
指定整个IPv4数据包的长度，包括头部和数据。最大长度为65,535字节。

标识（Identification）：

占16位。
用于将相关的数据包片段组合成完整的数据包。

标志位（Flags）：

占3位。
包含“不分片（Don’t Fragment）”和“更多片段（More Fragments）”标志。

片偏移（Fragment Offset）：

占13位。
指定数据包片段在原始数据包中的偏移量。

生存时间（Time to Live - TTL）：

占8位。
限制数据包在网络中的生存时间，每经过一个路由器，该字段值减一。当TTL为0时，数据包被丢弃。

协议（Protocol）：

占8位。
指定上层协议，例如TCP（6）、UDP（17）、ICMP（1）等。

头部校验和（Header Checksum）：

占16位。

用于检测IPv4头部的错误，主要是检测在传输过程中头部信息是否损坏。

源地址（Source Address）：

占32位。

指定数据包的源IP地址。

目标地址（Destination Address）：

占32位。

指定数据包的目标IP地址。

选项（Options）：

可选字段，用于提供一些额外的信息。通常很少被使用，因为IPv4头部本身已经包含了足够的信息。

Scapy IP()使用

而在Scapy中，IP报文头与IP()类直接相关。IP()类用于创建和处理IPv4报文头，它是Scapy中用于构建IPv4数据包的类。

以下是IP()类的一些常用属性：

src：指定源IP地址。

#两种方式指定
IP(src="x.x.x.x")#构造函数指定ip_packet = IP() #构造空参数
ip_packet.src = "x.x.x.x" #成员属性指定

dst：指定目标IP地址

#两种方式指定
IP(dst="x.x.x.x")#构造函数指定ip_packet = IP() #构造空参数
ip_packet.dst = "x.x.x.x" #成员属性指定

proto：指定上层协议，例如TCP、UDP等。

#两种方式指定
IP(proto="TCP")#构造函数指定ip_packet = IP() #构造空参数
ip_packet.proto = "TCP" #成员属性指定

ttl：设置Time-to-Live值。

#两种方式指定
IP(ttl="5")#构造函数指定ip_packet = IP() #构造空参数
ip_packet.ttl = 5 #成员属性指定

tos：设置Type of Service值。

#两种方式指定
IP(tos=0b10101010)#构造函数指定ip_packet = IP() #构造空参数
ip_packet.tos = 0b10101010 #成员属性指定

ihl：设置IP报文头长度（通常不需要手动设置）。

#两种方式指定
IP(ihl=5)#构造函数指定ip_packet = IP() #构造空参数
ip_packet.ihl = 20 #成员属性指定

flags：设置IP标志位。

#两种方式指定
IP(flags="MF")#构造函数指定ip_packet = IP() #构造空参数
ip_packet.src ="MF"#成员属性指定

options：设置IP报文头的选项字段。

#两种方式指定
IP(options=[(1, 1, b'\x01')])#构造函数指定ip_packet = IP() #构造空参数
ip_packet.src = [(1, 1, b'\x01')] #成员属性指定

Scapy IP() 实战使用

IP有这么多头部字节，我们用的最多也就是src源地址和dst目的地址，它们决定着，我们的数据包，由谁发起，又要发送到哪里。现在我们使用Scapy来构造一个IP头。

from scapy.layers.inet import IP, ICMP
from scapy.sendrecv import sr1# 创建一个包含IP和ICMP协议的数据包，也就是ping包
ip_packet = IP(dst="192.168.30.55") / ICMP()# 发送数据包并等待响应
response = sr1(ip_packet)# 打印响应信息
response.show()

如果我将src源IP地址，修改在发送,再来查看结果

from scapy.layers.inet import IP, ICMP
from scapy.sendrecv import sr1ip_packet.src = '123.123.222.111'send_ip = sr1(ip_packet)

这里可能有人就有疑问了，源IP我明明已经修改为123.123.222.111,为什么还会有响应包？这里就牵扯到交换机的原理以及ARP的知识了。

交换机是一个二层设备，为什么说它是二层设备呢，因为交换机的基础功能就是处理OSI网络模型中的第二层（数据链路层），在数据链路层来说，它更关心是MAC物理地址的交换，它在工作过程中维护一张关键的表格。

MAC地址表：

它是一个用于存储设备MAC地址与物理端口对应关系的表格。当交换机收到一个帧（数据包）时，它会查看帧中的目标MAC地址，并将这个MAC地址与接收到帧的端口进行关联，更新MAC地址表。这样，交换机就知道将数据帧发送到哪个端口，以便正确地转发数据。

MAC地址就是设备的独特标签，IP地址是用于在网络中找该设备的逻辑地址，而怎么通过设备的逻辑地址去找到这台设备呢，这就要通过ARP协议来解决了。ARP协议可以帮助你根据一个逻辑地址找到具体设备的物理设备，以便进行直接通信。在主机系统一般都会存在一个ARP表作用如下：

ARP表：

它用于存储IP地址与对应的MAC地址之间的映射关系。当设备需要与网络中的其他设备通信时，它首先会查看自己的ARP表。如果在ARP表中找不到目标设备的IP地址对应的MAC地址，设备就会发起ARP请求，请求网络中其他设备告知它目标设备的MAC地址。

因为我们没有构造二层Ether包，所以这个数据包的mac地址会以默认接口的MAC地址认作缺省值（默认属性）进行发送，当这个包经过交换机时，交换机会读取该数据包的目的MAC信息，发现目的MAC信息全为F就为广播包，他就会向所有端口发送ARP广播报文，询问谁是192.168.30.55，，找到相应的接口进行二层转发，当数据包到达目的后，目标主机会先检查数据包的源MAC地址，并在本机的ARP表中查找对应的MAC与IP绑定关系，完成接收后，目标主机会根据请求包中的源IP、源MAC构造一个响应包发给源主机

这就解释了，为什么我随便设置的Ip还能得到响应报文的问题。

最后给出一个由ScapyIP()类编写的超级Ping工具：

# coding=utf-8
"""
@Author: 迪奥布斯
@create time : 2024/1/27
@超级ping
"""
import re
import timefrom scapy.config import conf
from scapy.layers.inet import IP, ICMP
from scapy.sendrecv import sr, sr1ips = []def order_ip(ip):ip_source, ip_num = ip.rsplit('.', 1)start, end = ip_num.split('-')if start > end:tmp = startstart = endend = tmpip_list = [ip_source + '.' + str(num) for num in range(int(start), int(end))]return ip_listdef num_ip(ip):b = ip.split(',')a = set(b)return list(a)def ip_run(ip):return [ip]def check_ip_format(ip):patterns = {"ipv4": (re.compile(r'^(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)){3}$'), ip_run),"ip_range": (re.compile(r'^(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)){3}-(25[1-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)$'),order_ip),"multiple_ips": (re.compile(r'(?:(?:25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(?:\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)){3}-(?:25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)|(?:25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(?:\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)){3})(?:,(?:(?:25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(?:\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)){3}-(?:25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)|(?:25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(?:\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)){3}))*$'), num_ip),}matched = Falsefor pattern_type, (pattern, fun) in patterns.items():if pattern.match(ip):ips.append(fun(ip))matched = Truebreakif not matched:print("输入的IP无效，请重新输入！")exit()def send_icmp(ip, interface):# 构建 ICMP 请求包ping_pkt = IP(dst=ip) / ICMP(id=1000)try:# 发送 ICMP 请求并等待响应 ntime.sleep(0.5)start_time = time.time()ip_response = sr1(ping_pkt, timeout=1, verbose=False, iface=interface)end_time = time.time()if ip_response is not None:ttl_sys = {255: 'Ulinx系统(交换机、路由器)',128: 'Windos系统',64: 'MacOS/Linux'}for ttl_num, sys_name in ttl_sys.items():if ip_response[IP].ttl == ttl_num:sys = sys_nameprint(f'{ip_response[IP].src} ---> 可达，{ip_response[IP].ttl} ---> 跳数，它是{sys}，花费 {(end_time - start_time) * 1000:0.1f} 毫秒')else:print(f'{ip} ---> 无响应')except Exception as e:print(f'发生错误: {e}')exit()def start_main(ip, num, interface):check_ip_format(ip)if len(ips[0]) < 2:a = num * len(ips[0])b = a - numwhile not a == b:send_icmp(ips[0][0], interface)a -= 1elif len(ips[0]) >= 2:a = num * len(ips[0])for ip_num in ips[0]:b = a - numwhile not a == b:send_icmp(ip_num, interface)a -= 1def tiShi():print("*" * 80)print("目前可以实现功能，多IP范围ping主机判断主机系统")print("IP输入格式为：")print("单个IP：192.168.0.1")print("范围IP:192.168.0.1-255")print("多个IP：192.168.0.1，192.168.0.2")print("ping的次数，默认为4次")print("指定网卡接口：不指定为默认网卡")print("指定接口为网卡名称,例如：windows的网卡名称“以太网”或“以太网1，linux的网卡名”eth0“或”ens0“")print("*" * 80)def user_input():tiShi()while True:target_ip = input('请输入你要ping的ip:')target_num = input('请输入要ping的次数:').strip()if not target_num or not target_num.isdigit():ai = 4print(f"输入为空，设置默认值为: {ai}", end='')else:try:ai = int(target_num)print(f"转换后的整数值为: {ai}", end='')except ValueError:print("输入无效，无法转换为整数。", end='')print(target_num)target_interface = input("请输入网卡名称:")if target_interface == '':target_interface = conf.ifaceprint('输入为空为默认网卡:', conf.iface.name)start_main(target_ip, ai, target_interface)if __name__ == '__main__':user_input()