小議LWIP ARP協議1

在tcp/ip網路中，arp協議始終是相當重要的乙個環節，它主要是負責將32位的ip位址（ipv6則是128位）對映為48位的mac位址（規定每一種網路通訊裝置具備唯一的mac位址），從而可以在底層資料鏈路層中標記不同的網路通訊裝置。

由於ip位址和mac位址沒有固定的對映規則，所以為了描述這種對映關係，在實現上lwip採用arp快取表這種結構來儲存這種對映關係。簡單的說就是需要將一條條的（ip位址，mac位址）儲存起來，當傳送ip資料報時可以根據該錶進行查詢相應主機的mac位址。

在windows中的控制台中輸入arp -a會得到這台主機的arp快取表：

可以看到區域網中的(ip位址，mac位址)之間一一對應的關係。

如果接觸過虛擬儲存器中的頁表，那麼arp快取表也一定很快就能理解。arp快取表由乙個個快取表項（entry）組成，這些表項的核心當然是剛剛提過的ip位址和mac位址的對映關係。那麼是不是光記錄這個資訊就足夠了呢？我們先來看看lwip中的arp快取表項的實現。

1、arp快取表的實現：

static
struct etharp_entry arp_table[arp_table_size];

即用了簡單的陣列來實現arp快取表。

2、etharp_entry（快取表項）資料結構

struct etharp_entry ;

可以看到上述的結構中不僅有ipaddr（ip位址）和ethaddr（mac位址），還有其他成員。

netif : 描述網路介面，主要是考慮到有些網路裝置（如路由器）連線不同的網路，會有不通的（ip,mac）位址對映對。

p：當上層應用需要傳送ip資料報時，而現在arp快取表尚未建立該目的ip位址的表項，需要將待傳送的ip位址組織起來，待建立好目的ip位址的表項再傳送出去。

state：描述該表項的狀態。主要是由於目前網路拓撲結構不固定，隨時可能有裝置加入或者離開本網路。

ctime：記錄該表項的時間資訊，主要是為更新state而記錄時間。

3、etharp_q_entry（放置帶傳送資料報的鍊錶）的資料結構如下：

struct etharp_q_entry ;

即簡單的將帶傳送的資料報用鍊錶形式串起來，等建立起相應的arp表項再傳送出去。

4、etharp_state（表項的狀態）的資料結構如下：

enum etharp_state ;

#define arp_maxage            240  //240*5s = 20min
#define arp_maxpending        2   //2*5s = 10s
etharp_tmr(void)
else
if (arp_table[i].state == etharp_state_stable_rerequesting) }}}

其實上述**原理並不難，就是依據每個表項中的ctime資訊來對state狀態進行更新。

lwip中的處理流程如下:

由流程圖可以知道，無論接收到的是ip資料報或者arp資料報，均有可能對arp快取表進行更新。下面簡單講述一下arp協議核心的幾個函式：

/*arp資料報處理函式*/
etharp_arp_input(struct netif *netif, struct eth_addr *ethaddr, struct pbuf *p)
else 
/*更新arp快取表，若arp包給我們的則硬性更換arp表項，否則採用嘗試更換*/
etharp_update_arp_entry(netif, &sipaddr, &(hdr->shwaddr),
for_us ? etharp_flag_try_hard : etharp_flag_find_only);
/* 通過arp請求型別做出相應的處理 */
switch (hdr->opcode)  else
if (ip_addr_isany(&netif->ip_addr))  else 
break;
case pp_htons(arp_reply): 
/* 若是arp應答報文，則不用再做什麼工作了，因為之前就應經更新了arp表*/
break;
default:
break;
}  /* 釋放資料報 */
pbuf_free(p);
}

今天先寫到這裡吧，等後面接著寫arp協議2

小議LWIP ARP協議1

lwIP ARP協議分析

lwIP ARP協議分析0

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