【lwip】08-ARP协议一图笔记及源码实现( 二 ) _生活百科

1：ARP请求。
2：ARP应答。
3：RARP请求。
4：RARP应答。

发送端以太网地址（6）。

发送端IP地址（4）。

目的以太网地址（6）。

目的IP地址（4）。

小笔记：

看到上述的报文简述后，会发现以太网的数据帧首部和ARP请求数据报中都有发送端的硬件地址。这个很正常，因为两者所处的OSI层级不一样，前者是链路层处理的数据帧头需要的硬件地址。后者是网络层处理的ARP请求数据报中的重要信息。
ARP请求有些信息会留空，如ARP请求时，目的端的硬件地址不需要填充。而协议中保留，是为了实现ARP请求和ARP应答的报文字段一致。

ARP简要交互：
对于一个ARP请求来说，除目的端硬件地址外的所有其他的字段都有填充值。
当系统收到一份目的端为本机的ARP请求报文后，它就把硬件地址填进去，然后用两个目的端地址分别替换两个发送端地址，并把操作字段置为2（ARP应答），最后把它发送回去。
ARP交互报文例子图，wireshark分析：

文章插图
8.4 ARP缓存表8.4.1 ARP缓存表简介每台主机或路由器在其内存中具有一个ARP缓存表（ARP table），这张表包含IP地址到MAC地址的映射关系。
网络层的IP数据包需要经过链路层转发时，可以直接查询缓存表是否有这个IP映射的MAC 。
如果有，目标链路层数据帧的目标MAC就直接使用这个MAC，就能转发了。
如果没有，通过ARP协议，往链路层局域网内广播一下，询问下有没有这个IP对应的结点设备，如果有就把这个IP对应的链路层设备的MAC返回到这个主机，然后这个主机的链路层使用这个MAC发送数据帧出去。而且可以把这个MAC及其对应的IP保存到自己的ARP缓存表中，方便下次直接使用。当然，这个映射也有过期检查，需要超时机制维护。
8.4.2 LWIP中的缓存表lwip的缓存表：static struct etharp_entry arp_table[ARP_TABLE_SIZE];
ARP_TABLE_SIZE默认为10，即是默认能缓存10条ARP映射记录。
8.4.3 ARP缓存表数据结构struct etharp_entry：

struct etharp_entry {#if ARP_QUEUEING/* 指向此ARP表项上挂起的数据包队列的指针. */struct etharp_q_entry *q;#else /* ARP_QUEUEING *//* 指向此ARP表项上的单个挂起的数据包队列的指针 */struct pbuf *q;#endif /* ARP_QUEUEING *//* 目标IP地址 */ip4_addr_t ipaddr;/* 当前ARP映射记录对应网卡信息 */struct netif *netif;/* 目标IP对应的MAC地址 */struct eth_addr ethaddr;/* 当前netry的生存时间 */u16_t ctime;/* 当前netry的状态信息 */u8_t state;};

文章插图
8.4.4 ARP缓存表数据缓冲队列struct etharp_q_entry *q;：
这个字段用于指向缓存表的数据包缓冲队列。
在IP层发送一个数据包时，会先在ARP映射表中查找与目的IP地址对应的MAC地址，这样才能封装以太网帧，才能在链路层把数据包发送出去。
但是如果IP层发送一个数据包时，在ARP映射表中查不到对应的硬件地址MAC，就发送一个ARP请求包，在请求过程中，把这个IP层的数据包缓存到这个队列q先，直到请求成功后，获取这个IP层数据包IP对应的MAC地址或请求失败为止。
对于PBUFF_ERF、PBUF_POOL、PBUF_RAM类型的数据包是不允许直接挂到ARP entry的挂起缓存队列上的，因为内核等待目标主机的ARP应答期间，这些数据有可能会被上层改动，所以LwIP需要将这些pbuf数据包拷贝到新的空间，等待发送。