ARP 协议分析

总的来说，lwip将链路层ethernet的协议分组格式分为ether和etherarp 分开处理。ip分组先进入etharp_ip_input更新一下arp表项，然后直接进入 netif的input传递给上层ip层。arp分组直接进入etharp_arp_input。 不送如ip层。 奇怪的是，lwip把ether header的结构定义在etharp中。

-- arp表状态 enum etharp_state {   ETHARP_STATE_EMPTY,  /* 表项空 */   ETHARP_STATE_PENDING,   ETHARP_STATE_STABLE, /* 稳定状态表项，该表项中MAC值可直接取出 */   ETHARP_STATE_EXPIRED  /* 超时表项 */ };

-- arp表项结构 struct etharp_entry {   struct pbuf *p;  /* arp 请求队列 */   struct ip_addr ipaddr;   struct eth_addr ethaddr;   enum etharp_state state;   u8_t ctime; /* 超时值 */ };

-- ARP 链路层协议分组 struct etharp_hdr {   struct eth_hdr ethhdr; /* ether header */   u16_t hwtype;   u16_t proto;   u16_t _hwlen_protolen;   u16_t opcode;   struct eth_addr shwaddr;   struct ip_addr2 sipaddr;   struct eth_addr dhwaddr;   struct ip_addr2 dipaddr; }

void etharp_init(); 初始化所有静态ARP表项，状态为EMPTY。

 

static err_t update_arp_entry(struct netif *netif, struct ip_addr *ipaddr, struct eth_addr *ethaddr, u8_t flags); 首先排除广播、多播及any地址。然后， 将ipaddr及ethaddr对加入arp表项中，该表项索引由find_entry获得。 加入后，将该arp表项中还未发送的IP包(这些IP包是由etharp_ouput函数，在 处理IP包发送时，由于未找到对应ip的mac地址，由etharp_query加入到 pending arp的未发送IP包链表中。现在我们得到mac和ip对应值后，就 可以将这些IP包发送出去),发送到netif驱动。 该函数被etharp_ip_input及etharp_arp_input调用。

 

static s8_t find_entry(struct ip_addr *ipaddr, u8_t flags); 查询包含ipaddr的表项。 查询优先级：1. pending 2. stable 3. empty。 find_entry总是根据这些优先级查找是否由匹配项，如果有，立刻返回该项 索引。否则根据优先级产看是否有过期表项，并覆盖它。

 

void etharp_ip_input(struct netif *netif, struct pbuf *p); 该函数是再ip分组传上ip层之前，将ip分组的mac和ip映射到 arp表项中做更新。这样的设计好像比较浪费。完全可以加大arp 表项，去除该过程

 

void etharp_arp_input(struct netif *netif,  struct eth_addr *ethaddr, struct pbuf *p); arp分组到来，直接交给该函数处理。 无论netif的ip地址是否被配置过，都将该ARP分组的源ip和mac地址 加入到ARP表项中。如果一个ARP请求的目的ip地址是本地ip地址。 则发送response ARP分组。

 

err_t etharp_output(struct netif *netif, struct ip_addr *ipaddr, struct pbuf *q); 该函数分开处理两种地址类型的网络层包， 1）多播及广播。直接调用netif->linkoutput发送出去，该函数为网卡驱动。 2）单播。单播的IP包又分三种处理方式。a. 目的ip在arp表项中，并且stable。 则直接构造以太头，调用网卡驱动，发送以太帧。b. 目的ip不在arp表项中， 修改arp表项状态为pending，并调用etharp_request，发送ARP REQUEST。 c. 目的ip在ARP表项中。但状态为pending（这个状态是由b条件引起的，可能 ARP RESPONSE在处理该条件时还为返回）。将待发送的IP包的缓冲区PBUF_REF 替换成PBUF_POOL或PBUF_RAM（暂时不知道为啥）。这些包将会在update_arp_input 中被发送。