SylixOS网络协议栈---Lwip协议栈之ARP表

1 适用范围

本文档适用于分析SylixOS网络相关问题的技术人员。

 

2 ARP介绍

       地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。基本流程如图 2.1所示。

                                                       图2.1 ARP请求基本流程

3 Lwip ARP介绍

3.1 ARP表结构

ARP表结构是由ARP单元结构组成的数组，最大长度默认为256。ARP单元结构如程序清单 3.1 ARP单元结构所示。

                           程序清单 3.1 ARP单元结构

struct etharp_entry {     struct etharp_q_entry *q;         /*  即将发送的包队列  */     ip4_addr_t ipaddr;                   /*  IP地址                    */     struct netif *netif;                    /*  网卡                       */     struct eth_addr ethaddr;         /*  MAC地址               */     u16_t ctime;                            /*  生存时间                */     u8_t state;                               /*  单元状态                */ };

 

3.2 ARP状态

       ARP有三种基本状态EMPTY、PENDING和STABLE。EMPTY表示当前ARP单元位置空，可以使用。PENDING表示已发送正在等待ARP响应。STABLE表示当前ARP单元数据有效，可直接使用缓存中的MAC数据。

 

3.3 ARP请求发送流程

      IP数据包在发送时都会经过发送接口etharp_output()。etharp_output()在发送IP数据包时会根据目的IP地址查询ARP表。如果为找到对应节点则使用第一个EMPTY状态节点，将其改为PENDING状态，将数据包接入此节点的即将发送包队列，再发送ARP请求。若状态为PENDING，则直接将数据包接入此节点的即将发送包队列。若状态为STABLE，则使用节点内的目的MAC，再检查此节点时间是否超时，若超时则重新发送ARP请求。详细流程如图 3.1所示。

                                                              图3.1 ARP请求发送流程图

 

3.4 ARP响应接收流程

       ARP请求包广播发送后，对应目的IP的设备接收到后就会回复ARP响应提供自己的MAC地址。ARP响应包的接收流程如图 3.2所示。

                                                                图3.2 ARP响应接收流程