ARP 位址解析協議實現學習

在乙太網上傳輸ip資料報時，乙太網裝置並不能識別32位ip位址，而是以48位乙太網位址傳輸乙太網資料報的。因此，ip資料報在乙太網上傳輸前需要封裝為乙太網幀，而乙太網幀的目的位址正是通過ip資料報的目的ip位址查詢得到的。因此ip位址和乙太網位址之間存在著對映，通過檢視arp表就可以得到這兩位址間的對應關係。位址解析協議(address resolution protocol-arp)就是用來確定這些對應關係的協議。

arp協議的處理涉及以下檔案：

include/linux/if_arp.h 定義arp報文等結構、巨集和函式原型

net/ipv4/arp.c arp協議實現

參見tcp/ip協議學習筆記(4)arp&rarp

定義arp報文頭的結構

struct arphdr
;

由於不同網路介質的mac位址長度是不同的，因此arp報文的結構不能包括操作碼後面的內容。這裡只是列舉了乙太網上的arp定義。

arp協議並不僅僅被ipv4使用，在核心的網路模組**中使用縮寫sip和tip來代表傳送方ip位址和目的ip位址

arp報文像ip資料報一樣，也是作為資料封裝在乙太網幀中傳送的。arp報文由arp_rcv()接收處理，arp模組初始化時需要在協議棧中註冊arp報文的型別

/*
* called once on startup.
*/static struct packet_type arp_packet_type __read_mostly = ;

arp模組的初始化是由arp_init()完成的，該函式由ipv4協議棧初始化函式inet_init()呼叫，首先初始化arp協議的鄰居表，然後在協議棧中註冊arp協議，最後建立proc物件，註冊事件通知

void __init arp_init(void)

arp的鄰居項函式指標表

在arp中，根據不同的介質，提供了多種鄰居項函式指標表的例項，例如通用的arp_generic_ops，支援快取硬體首部arp_hh_ops，不支援arp的arp_direct_ops以及支援業餘無線電裝置等的arp_broken_ops。除了兩個輸出函式指標output和connected_output，這些鄰居項函式指標表例項區別不大

static const struct neigh_ops arp_generic_ops = ;
static const struct neigh_ops arp_hh_ops = ;
static const struct neigh_ops arp_direct_ops = ;
const struct neigh_ops arp_broken_ops = ;

arp表

arp的鄰居表為arp_tbl，其中與協議特性相關的字段有：位址族為af_inet；鄰居項的大小為neighbour結構+4(ipv4位址的長度)；雜湊演算法為arp_hash();arp初始化函式arp_constructor()；延時處理**arp報文的例程為parp_redo()，以及調整arp表特性的引數。

struct neigh_table arp_tbl = ,
.gc_interval = 30 * hz,
.gc_thresh1 = 128,
.gc_thresh2 = 512,
.gc_thresh3 = 1024,
};

arp_constructor()是arp的鄰居初始化函式，用來建立新的neighbour結構例項，在鄰居表建立函式neigh_create()中被呼叫。

static int arp_constructor(struct neighbour *neigh)
neigh->type = inet_addr_type(dev_net(dev), addr);
parms = in_dev->arp_parms;
__neigh_parms_put(neigh->parms);
neigh->parms = neigh_parms_clone(parms);
rcu_read_unlock();
if (!dev->header_ops) else 
#endif
if (neigh->type == rtn_multicast) else if (dev->flags&(iff_noarp|iff_loopback)) else if (neigh->type == rtn_broadcast || dev->flags&iff_pointopoint) 
if (dev->header_ops->cache)
neigh->ops = &arp_hh_ops;
else
neigh->ops = &arp_generic_ops;
if (neigh->nud_state&nud_valid)
neigh->output = neigh->ops->connected_output;
else
neigh->output = neigh->ops->output;
} return 0;
}

arp_send()先建立乙個arp報文，如果建立成功就將其傳送出。該函式的引數與arp_create()相同

/*
* create and send an arp packet.
*/void arp_send(int type, int ptype, __be32 dest_ip,
struct net_device *dev, __be32 src_ip,
const unsigned char *dest_hw, const unsigned char *src_hw,
const unsigned char *target_hw)
arp_xmit(skb);
}

arp_rcv()用來從二層接收並處理乙個arp報文

/*
* receive an arp request from the device layer.
*/static int arp_rcv(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev,
struct packet_type *pt, struct net_device *orig_dev)

在路由模組中，每當新增一條輸出路由或是單播**路由時，會嘗試將該路由與該路由目的位址相對應的鄰居項繫結。arp_bind_neighbour()實現了路由表項與鄰居繫結的功能，在繫結過程中，如果對應的鄰居項不存在，則會建立乙個鄰居項然後將路由項與之繫結。繫結之後，再輸出報文時就能通過路由快取找到輸出函式。

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位址解析協議 ARP

位址解析協議（ARP）

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