网络配置工具类详解

CNet 网络配置工具类详解

平台：仅支持Linux，大量使用ioctl系统调用

一、概述

CNet是一个纯静态方法的网络配置工具类，封装了 Linux 下常用的网络操作：

全部方法都是static，无需实例化即可调用。

二、头文件与依赖

extern"C"{#include<stdio.h>#include<string.h>#include<arpa/inet.h>// inet_ntoa(), inet_addr()#include<sys/ioctl.h>// ioctl 系统调用#include<net/if.h>// ifreq, IFNAMSIZ#include<unistd.h>#include<linux/if.h>#include<linux/ethtool.h>// ETHTOOL_GLINK 网线检测#include<linux/rtnetlink.h>// 路由#include<net/route.h>// rtentry 路由结构#include<sys/time.h>#include<dirent.h>};

核心武器是ioctl——Linux 下操作网络接口的全能接口。

三、IP 地址操作

3.1 整数 ↔ 字符串互转

// 整数 IP（网络字节序） → 字符串 "192.168.1.100"char*IpU32ToStr(uint32_tu32_ip);// 字符串 IP → 整数（网络字节序）unsignedintIpStrToU32(constchar*sz_ip);

内部其实就两层皮：

// IpU32ToStr 内部：returninet_ntoa(*(structin_addr*)&u32_ip);// IpStrToU32 内部：returninet_addr(sz_ip);

⚠️inet_addr()在 IP 为0时返回INADDR_NONE，但代码未做校验，实际使用有坑。

3.2 读取本机 IP

boolGetLocalIp(constchar*interface_name,char*sz_ip,uint32_t&u32_ip);

实现套路（后文类似方法都这个套路）：

intsock_fd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);// 创建套接字strncpy(stIfreq.ifr_name,interface_name,IFNAME_SIZE);ioctl(sock_fd,SIOCGIFADDR,&stIfreq);// 发给内核问 IP// 取出结果，转换，关闭套接字

SIOCGIFADDR= Socket I/O Control 获取接口地址。

3.3 设置本机 IP

boolSetLocalIp(constchar*interface_name,constchar*sz_ip);boolSetLocalIp(constchar*interface_name,uint32_tu32_ip);

sock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);// 注意是 DGRAM，不是 STREAMstrncpy(ifr.ifr_name,interface_name,IFNAMSIZ);si.sin_family=PF_INET;si.sin_addr.s_addr=u32_ip;memcpy(&ifr.ifr_addr,&si,sizeof(structsockaddr_in));ioctl(sock,SIOCSIFADDR,&ifr);// SIOCS = Set

SIOCSIFADDR= Socket I/O Control Set Interface Address。

3.4 子网掩码读取/设置

boolGetNetMask(constchar*interface_name,char*sz_mask);boolGetNetMask(constchar*interface_name,uint32_t&mask);boolSetNetMask(constchar*interface_name,constchar*sz_mask);boolSetNetMask(constchar*interface_name,uint32_tmask);

底层用SIOCGIFNETMASK/SIOCSIFNETMASKioctl。

四、网关（路由）操作

这是最复杂的部分，涉及/proc/net/route文件解析。

4.1 核心数据结构

structroute_info{u_int dstAddr;u_int srcAddr;u_int gateWay;charifName[IF_NAMESIZE];};

4.2 读取网关

boolGetLocalGateWay(constchar*interface_name,char*sz_gw);boolGetLocalGateWay(constchar*interface_name,uint32_t&gw);

实现：打开/proc/net/route，逐行解析：

// /proc/net/route 格式示例：// Iface Destination Gateway Flags RefCnt Use Metric Mask ...// eth0 00000000 0A00020A 0003 ... ... 100 0000F0F8FILE*fp=fopen(PROCNET_ROUTE_PATH,"r");// "/proc/net/route"fgets(buff,130,fp);// 跳过表头while(fgets(buff,130,fp)!=NULL){sscanf(buf,"%15s\t%08lX\t%08lX\t%8X\t",iface,&dest,&gate,&iflags);if(!strcmp(iface,interface_name)){if(iflags&(RTF_UP|RTF_GATEWAY))==(RTF_UP|RTF_GATEWAY)){gw=gate;// gate 是 16 进制整数returntrue;}}}

4.3 设置网关（先清后加）

boolSetLocalGateWay(constchar*interface_name,constchar*sz_gw);boolSetLocalGateWay(constchar*interface_name,uint32_tgw);

流程：CleanGateWay()→AddLocalGateWay()

boolSetLocalGateWay(constchar*interface_name,uint32_tgw){CleanGateWay(interface_name);// 先删所有旧路由returnAddLocalGateWay(interface_name,gw);// 再加新路由}

4.4 添加/删除网关

staticboolAddLocalGateWay(constchar*interface_name,uint32_tgw);staticboolDelLocalGateWay(constchar*interface_name,uint32_tgw);

底层通过SIOCADDRT（Add Route）和SIOCDELRT（Delete Route）ioctl 实现：

structrtentryrt;memset(&rt,0,sizeof(structrtentry));rt.rt_flags=(RTF_UP|RTF_GATEWAY);// 标识为网关路由rt.rt_dst.sa_family=PF_INET;rt.rt_genmask.sa_family=PF_INET;sa.sin_addr.s_addr=gw;memcpy(&rt.rt_gateway,&sa,sizeof(structsockaddr));intskfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);ioctl(skfd,SIOCADDRT,&rt);// 写入内核路由表close(skfd);

五、DNS 服务器操作

直接读写/etc/resolv.conf：

boolSetDNSServerIP(constchar*first_dns,constchar*second_dns);boolGetDNSServerIP(char*first_dns,char*second_dns);

写操作：

FILE*fp=fopen(RESOLV_CONF,"w");// "/etc/resolv.conf"snprintf(buf,sizeof(buf)-1,"nameserver %s\n""nameserver %s\n",first_dns,second_dns);fwrite(buf,1,strlen(buf),fp);fflush(fp);fclose(fp);

读操作：用LastPos()找到每行nameserver后面的空格位置，提取 IP。

六、MAC 地址操作

6.1 读取本机 MAC

boolGetLocalMac(constchar*interface_name,char*sz_mac);

通过SIOCGIFHWADDRioctl 获取：

strncpy(ifreq.ifr_name,interface_name,...);ioctl(sockfd,SIOCGIFHWADDR,&ifreq);// 获取硬件地址memcpy(mac_data,ifreq.ifr_hwaddr.sa_data,6);MacNumToStr(mac_data,sz_mac);// 格式化成 "XX:XX:XX:XX:XX:XX"

6.2 随机 MAC 生成

boolGetRandomMacAddr(char*sz_mac);

生成 6 字节随机数，但会过滤掉全零和多播地址：

do{for(i=0;i<6;i++)mac[i]=rand()&0xFF;}while(!IsValidEtherAddr((char*)mac));// 校验通过为止

七、网卡状态检测

7.1 网线是否插入

boolIsCablePluggedIn(constchar*interface_name);

使用ethtool接口：

structethtool_valueeth_data;eth_data.cmd=ETHTOOL_GLINK;// 查询链路状态eth_data.data=0;ifr.ifr_data=(char*)&eth_data;ioctl(sock,SIOCETHTOOL,&ifr);// 发给 ethtool 驱动// eth_data.data > 0 表示网线插着

7.2 网卡是否启用

boolGetNetworkEnableStatus(constchar*interface_name,bool&enable);boolSetNetworkEnableStatus(constchar*interface_name,boolenable);

通过SIOCGIFFLAGS（Get）和SIOCSIFFLAGS（Set）操作ifr_flags：

ioctl(sock,SIOCGIFFLAGS,&ifr);enable=(ifr.ifr_flags&IFF_UP)!=0;// IFF_UP 表示已启用// 设置禁用：ifr.ifr_flags&=~IFF_UP;ioctl(sock,SIOCSIFFLAGS,&ifr);// 设置启用：ifr.ifr_flags|=IFF_UP|IFF_RUNNING;

7.3 网卡接口是否存在

boolIsNetworkInterfaceExist(constchar*interface_name);boolGetAllNetworkInterface(std::vector<std::string>&interface_name);

遍历/sys/class/net目录：

DIR*dir=opendir("/sys/class/net");structdirent*entry;while((entry=readdir(dir))!=NULL){if(entry->d_type==DT_LNK&&!strcmp(entry->d_name,interface_name)){exist=true;}}closedir(dir);

八、Socket 绑定到网卡

boolSockBindInterface(constchar*interface_name,intsock_fd);

使用SOL_SOCKET/SO_BINDTODEVICE选项：

strncpy(interface.ifr_ifrn.ifrn_name,interface_name,...);setsockopt(sock_fd,SOL_SOCKET,SO_BINDTODEVICE,(char*)&interface_name,sizeof(interface));

这样该 socket 收发的数据包都走指定网卡。

九、路由优先级（Metric）

boolSetRouteMetric(constchar*interface_name,uint32_tmetric);

ifr.ifr_metric=metric;// 0-255，值越大优先级越低ioctl(sockfd,SIOCSIFMETRIC,&ifr);

十、总结

整体是一个贴近 Linux 底层实现的网络配置工具，设计思路务实，不依赖第三方库，适合嵌入式 Linux 场景。