利用 mDNS 协议来定位局域网主机

再也不用费劲去找树莓派的 IP 地址了！你的操作系统自带了“网络发现”功能。

在一个平常的局域网（开启了 DHCP）下面，获得一台主机的 IP 地址常常有这么几种方法：

1. 用 arp -a 命令查询 arp 缓存；
2. 在目标主机上查找本机的 IP 地址，使用例如 ipconfig 命令；
3. 浏览器登录路由器的后台，从连接的主机列表中查找；
4. 给目标主机设置静态IP。

不久之前，我一直用上面的方法来连接我的树莓派。树莓派没接显示器，没办法在主机上操作，每次要么使用手机热点（设备管理里面能显示 IP），要么直接改配置分配静态IP。这些方法都有局限性，网络环境一变化，又得配置半天。

现在，一个新的方法出现了！（其实一直就有）只要知道你的设备的主机名，你就可以得到你的设备的 IP 地址。例如，我的树莓派是 Raspbian 系统，它的默认主机名是 raspberrypi，就可以通过域名 raspberrypi.local 来连接，像这样：

ssh pi@raspberrypi.local

这就是 mDNS （Multicast DNS）协议给我们提供的便利。

偶然的发现

在研究 IGMP 协议的时候，我用 Wireshark 对无线网卡抓取 IGMP 数据包，想看看有没有什么服务是在使用组播（Multicast）地址的。

Wireshark软件截图

之后我看到了局域网内的电脑基本上都会加入这几个组播地址：224.0.0.251，224.0.0.252，239.255.255.250。

经过查找，这三个组播地址分别是协议 mDNS，LLMNR 和 SSDP 协议的。mDNS实现了类似 DNS 的功能，使得主机在局域网内能够加入和通信；LLMNR 的功能和 mDNS 类似；SSDP 是 UPnP 协议的一部分，也是用来实现设备和服务的发现的。

在一段 mDNS 报文中，我看到了这样的内容：

Multicast Domain Name System (response)
    [Request In: 172]
    [Time: 0.205589000 seconds]
    Transaction ID: 0x0000
    Flags: 0x8400 Standard query response, No error
    Questions: 0
    Answer RRs: 4
    Authority RRs: 0
    Additional RRs: 0
    Answers
        9.c.4.3.e.b.a.3.5.6.5.3.2.8.e.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.8.e.f.ip6.arpa: type PTR, class IN, cache flush, raspberrypi.local
        raspberrypi.local: type A, class IN, cache flush, addr 192.168.10.108
        108.10.168.192.in-addr.arpa: type PTR, class IN, cache flush, raspberrypi.local
        raspberrypi.local: type AAAA, class IN, cache flush, addr fe80::e82:3565:3abe:34c9

来源是 192.168.10.108，目的是 224.0.0.251。 返回的记录中有我的树莓派的 IPv4 和 IPv6 地址，以及一个相同的字段 raspberrypi.local。

难道说 raspberrypi.local 就是我树莓派的域名？我立马 ping 了一下：

PS C:\WINDOWS\system32> ping raspberrypi.local

正在 Ping raspberrypi.local [fe80::e82:3565:3abe:34c9%13] 具有 32 字节的数据:
来自 fe80::e82:3565:3abe:34c9%13 的回复: 时间=5ms
来自 fe80::e82:3565:3abe:34c9%13 的回复: 时间=2ms
来自 fe80::e82:3565:3abe:34c9%13 的回复: 时间=4ms
来自 fe80::e82:3565:3abe:34c9%13 的回复: 时间=5ms

fe80::e82:3565:3abe:34c9%13 的 Ping 统计信息:
    数据包: 已发送 = 4，已接收 = 4，丢失 = 0 (0% 丢失)，
往返行程的估计时间(以毫秒为单位):
    最短 = 2ms，最长 = 5ms，平均 = 4ms
PS C:\WINDOWS\system32> ping raspberrypi.local -4

正在 Ping raspberrypi [192.168.10.109] 具有 32 字节的数据:
来自 192.168.10.109 的回复: 字节=32 时间=2ms TTL=64
来自 192.168.10.109 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自 192.168.10.109 的回复: 字节=32 时间=2ms TTL=64
来自 192.168.10.109 的回复: 字节=32 时间=3ms TTL=64

192.168.10.109 的 Ping 统计信息:
    数据包: 已发送 = 4，已接收 = 4，丢失 = 0 (0% 丢失)，
往返行程的估计时间(以毫秒为单位):
    最短 = 1ms，最长 = 3ms，平均 = 2ms

确实可以。我流下了激动的泪水：这么好的东西怎么没早发现呢！

mDNS 查询过程

通过分析抓包数据，mDNS 协议在局域网内的 IP 地址查询过程大致是这样的：

A：发起查询的主机

B：被查询的主机

1. A，B 在加入网络时都会发 IGMP 报文加入组 224.0.0.251；
2. A 向组 224.0.0.251 发送 mDNS 组播报文查询 B 的主机名，所有在组内的主机都会收到这个查询请求；
3. B 向组 224.0.0.251 发送回应 mDNS 报文，内容包括自己的主机名和 IP 地址；
4. A 得到 B 的 IP 地址。

其中，mDNS 报文是包装在 UDP 组播报文中的，使用 5353 端口。

主机名的查询和修改

Windows 系统的主机名在环境变量 COMPUTERNAME 查看，可以在系统设置中修改。

echo %COMPUTERNAME%

Windows更改主机名

Linux 系统主机名存在 /etc/hostname 中。使用 hostnamectl 可以查询和修改。/etc/hosts 里也有主机名的记录，也要一并修改。

#查询主机名
hostname

#临时更改，重启失效
sudo hostname <newhostname>

#hostnamectl只更改/etc/hostname，记得改/etc/hosts
sudo hostnamectl set-hostname <newhostname>

我的系统支持吗

Windows 10 以后，系统就能够支持 mDNS 协议了。Windows 10 以下的系统怎么办？你可以：

1. 给 Windows 安装苹果公司的 Bonjour，只有 5 Mb 大小，推荐。

2. 使用 NetBIOS 协议，这是微软的网络发现服务。Linux 系统上安装 samba，它的 nmbd 服务使得能被 Windows 主机发现。使用方法：

   • Windows上：主机名即为域名。主机名是 raspberrypi，直接 ping raspberrypi。
   • Linux上：默认不解析 NetBIOS 主机名，使用 nmblookup 主机名 来得到 Windows 主机 IP。如果要实现解析 NetBIOS 主机名，需要修改配置文件，没折腾了，看这篇文章 -> 在 Linux 解析 Netbios 名稱。

Linux 一般是安装了 avahi-daemon 服务。使用指令 systemctl status avahi-daemon.service 来查看服务运行状态。

avahi-daemon

安卓系统似乎不支持，我的华为手机没有。

还可以查询 UDP 5353 端口。

Windows：

netstat -ano | findstr 5353

Linux：

sudo netstat -nap | grep 5353

其实最简单的就是 ping 一下 主机名.local 看看有没有就知道了。

参见：

• 3种方法更改Linux系统的主机名(hostname) - ZhangYaohui专栏 - CSDN博客
• 技术|使用 mDNS 在局域网中轻松发现系统
• LLMNR, Multicast DNS and names on your LAN
• Multicast DNS - Wikipedia
• Standard mDNS service on Windows - Stack Overflow