1. ARP的簡(jiǎn)介

Address Resolution Protocol-地址解析協(xié)議

ARP為IP地址到對(duì)應(yīng)的硬件地址之間提供動(dòng)態(tài)映射。從邏輯Internet地址到對(duì)應(yīng)的物理硬件地址需要進(jìn)行翻譯。這就是ARP的功能。ARP的功能是在32 bit的IP地址和采用不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的硬件地址之間提供動(dòng)態(tài)映射。

2. ARP的應(yīng)答流程

任何時(shí)候我們敲入下面這個(gè)形式的命令：

[html]view plaincopy

1. %ftpbsdi//示例而已

都會(huì)進(jìn)行以下這些步驟。這些步驟的序號(hào)如圖 4 - 2所示。

1) 應(yīng)用程序FTP客戶端調(diào)用函數(shù)gethostbyname(3)把主機(jī)名（bsdi）轉(zhuǎn)換成32 bit的IP地址。這個(gè)函數(shù)在DNS（域名系統(tǒng)）中稱作解析器，我們將在第1 4章對(duì)它進(jìn)行介紹。這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程或者使用DNS，或者在較小網(wǎng)絡(luò)中使用一個(gè)靜態(tài)的主機(jī)文件（/etc/hosts） 。

2) FTP客戶端請(qǐng)求TCP用得到的IP地址建立連接。

3) TCP發(fā)送一個(gè)連接請(qǐng)求分段到遠(yuǎn)端的主機(jī)，即用上述 IP地址發(fā)送一份IP數(shù)據(jù)報(bào)（在第1 8章我們將討論完成這個(gè)過(guò)程的細(xì)節(jié)） 。

4) 如果目的主機(jī)在本地網(wǎng)絡(luò)上（如以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接的另一端） ，那么IP數(shù)據(jù)報(bào)可以直接送到目的主機(jī)上。如果目的主機(jī)在一個(gè)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)上，那么就通過(guò) IP選路函數(shù)來(lái)確定位于本地網(wǎng)絡(luò)上的下一站路由器地址，并讓它轉(zhuǎn)發(fā) IP數(shù)據(jù)報(bào)。在這兩種情況下，IP數(shù)據(jù)報(bào)都是被送到位于本地網(wǎng)絡(luò)上的一臺(tái)主機(jī)或路由器。

5) 假定是一個(gè)以太網(wǎng)，那么發(fā)送端主機(jī)必須把 32 bit的IP地址變換成48 bit的以太網(wǎng)地址。從邏輯Internet地址到對(duì)應(yīng)的物理硬件地址需要進(jìn)行翻譯。這就是 ARP的功能。ARP本來(lái)是用于廣播網(wǎng)絡(luò)的，有許多主機(jī)或路由器連在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。

6) ARP發(fā)送一份稱作ARP請(qǐng)求的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀給以太網(wǎng)上的每個(gè)主機(jī)。這個(gè)過(guò)程稱作廣播，如圖 4 - 2中的虛線所示。 ARP請(qǐng)求數(shù)據(jù)幀中包含目的主機(jī)的IP地址（主機(jī)名為bsdi） ，其意思是“如果你是這個(gè)IP地址的擁有者，請(qǐng)回答你的硬件地址。 ”

7) 目的主機(jī)的ARP層收到這份廣播報(bào)文后，識(shí)別出這是發(fā)送端在尋問(wèn)它的 IP地址，于是發(fā)送一個(gè)ARP應(yīng)答。這個(gè)ARP應(yīng)答包含IP地址及對(duì)應(yīng)的硬件地址。

8) 收到ARP應(yīng)答后，使ARP進(jìn)行請(qǐng)求—應(yīng)答交換的IP數(shù)據(jù)報(bào)現(xiàn)在就可以傳送了。

9) 發(fā)送IP數(shù)據(jù)報(bào)到目的主機(jī)。

3. ARP的分組格式

?以太網(wǎng)報(bào)頭中的前兩個(gè)字段是以太網(wǎng)的源地址和目的地址。目的地址為全 1的特殊地址是廣播地址。電纜上的所有以太網(wǎng)接口都要接收廣播的數(shù)據(jù)幀。

?兩個(gè)字節(jié)長(zhǎng)的以太網(wǎng)幀類型表示后面數(shù)據(jù)的類型。對(duì)于 A R P請(qǐng)求或應(yīng)答來(lái)說(shuō)，該字段的值為0 x 0 8 0 6。

?硬件類型字段表示硬件地址的類型。它的值為 1即表示以太網(wǎng)地址。

?協(xié)議類型字段表示要映射的協(xié)議地址類型。它的值為 0 x 0 8 0 0即表示I P地址。它的值與包含I P數(shù)據(jù)報(bào)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀中的類型字段的值相同，這是有意設(shè)計(jì)的（參見(jiàn)圖 2 - 1） -忘了截過(guò)來(lái)了。

?接下來(lái)的兩個(gè)1字節(jié)的字段，硬件地址長(zhǎng)度和協(xié)議地址長(zhǎng)度分別指出硬件地址和協(xié)議地址的長(zhǎng)度，以字節(jié)為單位。對(duì)于以太網(wǎng)上I P地址的ARP請(qǐng)求或應(yīng)答來(lái)說(shuō)，它們的值分別為6和4。

?操作字段(op)指出四種操作類型，它們是 ARP請(qǐng)求（值為1） 、ARP應(yīng)答（值為2） 、RARP請(qǐng)求（值為3）和R ARP應(yīng)答（值為4） （我們?cè)诘?章討論RARP） 。這個(gè)字段必需的，因?yàn)锳RP請(qǐng)求和ARP應(yīng)答的幀類型字段值是相同的。

?接下來(lái)的四個(gè)字段是發(fā)送端的硬件地址（在本例中是以太網(wǎng)地址） 、發(fā)送端的協(xié)議地址（IP地址） 、目的端的硬件地址和目的端的協(xié)議地址。注意，這里有一些重復(fù)信息：在以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀報(bào)頭中和ARP請(qǐng)求數(shù)據(jù)幀中都有發(fā)送端的硬件地址。

對(duì)于一個(gè)ARP請(qǐng)求來(lái)說(shuō)，除目的端硬件地址外的所有其他的字段都有填充值。當(dāng)系統(tǒng)收到一份目的端為本機(jī)的 ARP請(qǐng)求報(bào)文后，它就把硬件地址填進(jìn)去，然后用兩個(gè)目的端地址分別替換兩個(gè)發(fā)送端地址，并把操作字段置為 2，最后把它發(fā)送回去。

--------------------------------以上內(nèi)容整理于《TCP/IP協(xié)議詳解：卷1》----------------------------

理是那個(gè)那個(gè)理，但是過(guò)于抽象了，不過(guò)是基礎(chǔ)，看完上面再看實(shí)現(xiàn)，那感覺(jué)很爽的~~~

------------------------------------------以下內(nèi)容產(chǎn)生于代碼及分析--------------------------------------

4. ARP的宏定義實(shí)現(xiàn)

以太網(wǎng)協(xié)議而非802.3協(xié)議，看ETH命名的頭名字就曉得了，地址位置可以結(jié)合兩個(gè)header算算就出來(lái)了

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//*******ARP*******
//ARP包長(zhǎng)度
#defineETH_ARP_PACKET_LEN28

//硬件地址長(zhǎng)度值
#defineETHTYPE_ARP_L_V0x06
//協(xié)議地址長(zhǎng)度值
#defineETHTYPE_ARP_PROTOCOL_SIZE_V0x04
//操作碼位置2字節(jié)
#defineETH_ARP_OPCODE_H_P0x14
#defineETH_ARP_OPCODE_L_P0x15
//ARP請(qǐng)求操作碼值
#defineETH_ARP_OPCODE_REQUEST_V0x0001
#defineETH_ARP_OPCODE_REQUEST_H_V0x00
#defineETH_ARP_OPCODE_REQUEST_L_V0x01
//ARP響應(yīng)操作碼值
#defineETH_ARP_OPCODE_REPLY_V0x0002
#defineETH_ARP_OPCODE_REPLY_H_V0x00
#defineETH_ARP_OPCODE_REPLY_L_V0x02
//發(fā)送者源硬件地址位置6字節(jié)
#defineETH_ARP_SRC_MAC_P0x16
//發(fā)送者源IP地址位置4字節(jié)
#defineETH_ARP_SRC_IP_P0x1c
//目標(biāo)硬件地址位置6字節(jié)
#defineETH_ARP_DST_MAC_P0x20
//目標(biāo)IP地址位置4字節(jié)
#defineETH_ARP_DST_IP_P0x26

5. ARP的實(shí)現(xiàn)函數(shù)

以太網(wǎng)的header在ARP的header之前，很簡(jiǎn)單的，介紹先。

配置以太網(wǎng)的頭，為14字節(jié)：6字節(jié)目的mac地址+6字節(jié)源mac地址+2字節(jié)協(xié)議類型，如圖4-3

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//makeareturnethheaderfromareceivedethpacket
voidmake_eth(unsignedchar*buf)
{
unsignedchari=0;

//copythedestinationmacfromthesourceandfillmymacintosrc
while(i{
buf[ETH_DST_MAC+i]=buf[ETH_SRC_MAC+i];
buf[ETH_SRC_MAC+i]=macaddr[i];
i++;
}
}

展開(kāi)就是這樣的，看看宏定義是否與此一一對(duì)應(yīng)呢。

在判斷為arp請(qǐng)求之后，填充以太網(wǎng)的頭之后響應(yīng)arp請(qǐng)求

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voidmake_arp_answer_from_request(unsignedchar*buf)
{
unsignedchari=0;
//配置以太網(wǎng)的頭，為14字節(jié)：6字節(jié)目的mac地址+6字節(jié)源mac地址+2字節(jié)協(xié)議類型
make_eth(buf);
buf[ETH_ARP_OPCODE_H_P]=ETH_ARP_OPCODE_REPLY_H_V;//arp響應(yīng)
buf[ETH_ARP_OPCODE_L_P]=ETH_ARP_OPCODE_REPLY_L_V;

//后面的ARP_DEBUG插入此處即可。

//fillthemacaddresses:
while(i{
buf[ETH_ARP_DST_MAC_P+i]=buf[ETH_ARP_SRC_MAC_P+i];
buf[ETH_ARP_SRC_MAC_P+i]=macaddr[i];
i++;
}

i=0;
//filltheipv4addresses
while(i{
buf[ETH_ARP_DST_IP_P+i]=buf[ETH_ARP_SRC_IP_P+i];
buf[ETH_ARP_SRC_IP_P+i]=ipaddr[i];
i++;
}

//eth+arpis42bytes:
enc28j60PacketSend(ETH_HEADER_LEN+ETH_ARP_PACKET_LEN,buf);
}

當(dāng)然，響應(yīng)ARP請(qǐng)求的前提是你得確定有人向你發(fā)出ARP請(qǐng)求（下面那個(gè)函數(shù)就是了），并且這個(gè)人是誰(shuí)，你是要知道的（通過(guò)發(fā)送者的IP和MAC地址），這個(gè)很容易，本協(xié)議是將地址放在幾個(gè)全局變量里面的，大家就都知道了，雖然全局變量用起來(lái)很爽，但是對(duì)模塊化以及后期維護(hù)帶來(lái)的不便也是很大的。

檢查是否為合法的eth，并且只接受發(fā)給本機(jī)的arp數(shù)據(jù)，此函數(shù)在上面那個(gè)函數(shù)之前被調(diào)用，再下面的代碼就是演示的例程

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//檢查是否為合法的eth，并且只接受發(fā)給本機(jī)的arp數(shù)據(jù)
unsignedchareth_type_is_arp_and_my_ip(unsignedchar*buf,unsignedintlen)
{
unsignedchari=0;

//幀長(zhǎng)度不得小于以太網(wǎng)的最小幀長(zhǎng)度值，即46-除以太網(wǎng)頭和CRC檢測(cè)
if(len{
return(0);
}

if(buf[ETH_TYPE_H_P]!=ETHTYPE_ARP_H_V||buf[ETH_TYPE_L_P]!=ETHTYPE_ARP_L_V)
{
return(0);
}

//不是發(fā)給本機(jī)IP地址的不接收，那么如此說(shuō)來(lái)，我在這里可以設(shè)定監(jiān)聽(tīng)其他IP的信息!
while(i{
if(buf[ETH_ARP_DST_IP_P+i]!=ipaddr[i])
{
return(0);
}

i++;
}

return(1);
}