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发信人: jjk (UNIX+C+XML+?? 傻了?), 信区: Linux
标 题: ARP的设计实现概述(转寄)
发信站: 荔园晨风BBS站 (Mon Apr 22 19:48:22 2002), 转信
【 以下文字转载自 jjk 的信箱 】
【 原文由 jjk.bbs@apue.dhs.org 所发表 】
发信人: tl (tl), 信区: UKP
标 题: ARP的设计实现概述
发信站: UNIX编程 (2002年04月16日20:56:41 星期二), 转信
作者：硅谷农民<mailto:ggnm@kerneldiary.net>
ARP (Address Resolution Protocol) 是用来将IP地址转化成机器的网卡物理地址（
硬件地址）。
当一台机器要向另外一台物理上相连的机器发送IP包的时候，它要先检查一下自己的AR
P缓存，试图找到
对方的硬件地址，如果找不到的话，将要发送的IP包放入等待队列中，接着发出一个AR
P请求。等到收到
ARP应答的时候，构造好原来正在等待的IP包的ethernet头部（目的硬件地址，源硬件地
址），再将这个
IP包发送出去。
Linux的ARP实现相当复杂，部分原因是Linux不止要支持ethernet，还要支持其它类
型的网络，
另外一部分原因是ARP的实现实际上是和路由处理（routing）相关，所以理解起来不太
容易。
首先我要讲一下ARP函数的调用过程：
(1) 当系统初始化时，调用arp_init来初始化ARP缓存（arp_tbl），并且注册ARP协
议的接收
函数。
(2) 当网卡驱动程序收到一个网络包（packet）的时候，会分配一个sk_buff(skb)
，将数据拷贝进
这个缓冲区，然后调用netif_rx把skb放入等待队列（input_pkt_queue）中，
并且产生一个
软中断。当系统处理这个软中断的时候，会调用net_rx_action，它根据网络包
的类型，
调用相应的接收函数来处理。如果是ARP包，则调用arp_rcv。
(3) arp_rcv判断这个arp请求是不是询问本机或者本机代理的硬件地址，如果是的
话，调用arp_send
发回arp应答。另外arp_rcv还尽量保留对方机器的mac addres。
(4) arp_send分配一个sk_buff(skb)，填好arp包的类型，源硬件地址，源IP地址，
目的硬件地址，
目的IP地址，然后调用dev_queue_xmit这个arp包发送出去。
其次，描述一下ARP主要的数据结构：
(1) neigh_table
neigh_table是一个用来描述物理上互相连接的机器的信息的哈希表，ARP缓
存arp_tbl 就是
这样的一个neigh_table。系统中所有的neigh_table都连在一起。下面是一些主
要的域：
+ struct neighbour *hash_buckets[NEIGH_HASHMASK+1];
hash_buckets存放着所有邻居（物理上相连的机器）的信息，共有32个buc
ket，每一个bucket
存放着一条neighbor链表。
+ struct pneigh_entry *phash_buckets[PNEIGH_HASHMASK+1];
phash_buckets存放着所有proxy arp的entry，每一个entry由网卡设备和i
p地址组成，指明
由哪个网卡设备代理哪个ip的mac地址。共有16个bucket.
+ int family; 网络类型，为AF_INET
int entry_size; 大小为sizeof(struct neighbou
r) + 4
int key_len; 键的长度，为4
+ __u32 (*hash)(const void *pkey, const struct ne
t_device *);
int (*constructor)(struct neighbour *);
int (*pconstructor)(struct pneigh_entry *);
这几个分别是ARP的哈希函数，neighbour和pneigh_entry的构造函数，
+ struct neigh_parms parms;
ARP缓存的一些参数，包括ARP包传输时间，重发时间，队列长度和代理队列
长度等等。
+ int gc_interval;
int gc_thresh1;
int gc_thresh2;
int gc_thresh3;
unsigned long last_flush;
struct timer_list gc_timer;
ARP缓存有一个回收机制（garbage collection），这些参数用来设置回收
的频率
和阀值等等。
+ struct sk_buff_head proxy_queue;
有时proxy arp并不马上发回应答，那么就将arp包暂时放在这个队列里。
(2) neighbour
neighbour包含了邻居（物理上互相连接的机器）的信息，以下是它只要的域
：
+ struct net_device *dev;
与邻居相连的网络设备（网卡）。
+ __u8 nud_state;
neighbour的状态，包括NUD_INCOMPLETE（未完成），NUD_REACHABLE（无法
访问），
NUD_STALE（过时）和NUD_FAILED（失败）等等。
+ unsigned char ha[(MAX_ADDR_LEN+sizeof(unsigned long)-1)&~(sizeof
(unsigned long)-1)];
邻居的硬件地址。
+ struct hh_cache *hh;
ethernet包的头部缓存，用来加快往邻居发送的速度。Linux提高效率的努
力可见一斑 :-) 。
+ struct sk_buff_head arp_queue;
等待这个邻居的硬件地址的IP包队列。
+ struct neigh_ops *ops;
对neighbour操作的一套函数指针。有点像c++类的成员函数。
+ u8 primary_key[0];
哈希表的主键，一般是IP地址。
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硅谷农民,日出而作,一分耕耘,一分收获。
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欲慰韶华携吴钩，剑雪刀霜遣风流。
一蓑烟雨平生事，道无狂嚣亦无愁！
※ 来源:·UNIX编程 apue.dhs.org·[FROM: 166.111.160.6] --
※ 转寄:·UNIX编程 apue.dhs.org·[FROM: 210.39.3.50]
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※ 转载:·荔园晨风BBS站 bbs.szu.edu.cn·[FROM: 192.168.0.146]
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