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vxworks 对于arp的处理默认分类 2010-05-22 23:54:15 阅读144 评论0 字号：大中小订阅 虽然是vxworks2.0.2版本中的,但是与老土的BSD代码基本一样,事实上,最新的ip协议栈的代码上虽然加上不少新鲜的功能,但是其主体也依旧一样.ifnet也就是协议栈中的接口的概念,跟arp相关处理的最重要的三个成员是: if_ioctl 用于接口上的ioctl命令; if_resolve 用于进行地址解析的函数; if_output 用于在接口上发送数据包;在ipAttach时,这三个值都进行了初始化: pIfp-if_ioctl = (FUNCPTR) ipIoctl; pIfp-if_output = ipOutput; pIfp-if_resolve = muxAddrResFuncGet(mib2Tbl.ifType, 0x800);其中if_resolve的值,实际上就是arpresolve函数.in_ifaddrin_ifaddr是ifaddr的一种特殊形式,即ipv4版本的的ifaddr.当我们给接口配置ip地址时,实际上要生成一个in_ifaddr结构体,并与ifnet相关联.那么它与arp最相关的内容实际上是在ifaddr结构体中,它们是: ifa_rtrequest 这是一个处理arp相关的函数,在后面我们就会解释到它的用处. ia_ifp 与地址相关联的接口.sockaddr_dl数据链路层地址,它的作用就是保存MAC地址,其中与ARP处理相关的内容包括: sdl_len 长度,如果为0,表示mac信息无效,否则就是有效.这点很重要 sdl_data 如果有效,保存有mac信息.llinfo_arp它就是arp控制结构,整个系统中的llinfo_arp通过一个双向链表连接起来,链表头就是全局变量llinfo_arp.(C语言中,总是喜欢将全局变量定义成结构体的名字).其中现在我们关心的内容包括 la_rt 指向相关的rtentry,关于rtentry,后面马上就要讲到了. la_hold 持有的数据,在arp处理中会使用到,现在只知道它是要通过接口发送的数据包; la_asked 计数,用于统计在接收到arp回应前,发出了多少arp请求.rtentry路由表项,每一条路由都由一个rtentry表示,与arp相关的内容包括 rt_ifp 与路由相关联的接口; rt_ifa 与路由相关的接口地址; rt_genmask 用于clone路由时使用; rt_llinfo 指向arp控制结构 rt_gateway 表示下一跳信息,可能保存mac地址. rt_expire arp超时处理使用,如果为0,表示永久有效(用于静态配置的mac).routeroute数据结构主要用于路由处理,它包括两个成员: ro_rt 路由引用的rtentry ro_dst 目的地址数据的发送过程ip_outputip协议栈发送数据总是以int ip_output(m0, opt, ro, flags, imo)struct mbuf *m0;struct mbuf *opt;struct route *ro;int flags;struct ip_moptions *imo;函数调用开发的,对于其中一些特殊情况的处理我们就不会加以描述,我们只对普通情况说明.m0表示要发送的数据,而ro就是发送的路由.ip_output在进行了一大堆的事情之后,就会调用(*ifp-if_output)(ifp, m, (struct sockaddr *)dst, ro-ro_rt);发送数据,其中ifp就是根据路由或者什么的,找到的要outgoing接口.前面我们说过,ipAttach时,就已经指定了if_output为ipOutput函数:int ipOutput ( register struct ifnet *ifp, struct mbuf *m0, struct sockaddr *dst, struct rtentry *rt0 )上面的几个参数比较明显 ifp为发送数据要使用的接口 m0是要发送的数据; dst是目的地址; rt0是使用的路由;在ipOutput中与arp相关的最重要的一环,就是下面的switch-case语句:switch (dst-sa_family) case AF_INET: if (ifp-if_resolve != NULL) if (!ifp-if_resolve(ac, rt, m, dst, edst) return (0); /* if not yet resolved */ /* If broadcasting on a simplex interface, loopback a copy */ if (m-m_flags & M_BCAST) & (ifp-if_flags & IFF_SIMPLEX) mcopy = m_copy(m, 0, (int)M_COPYALL); off = m-m_pkthdr.len - m-m_len; etype = ETHERTYPE_IP; break; case AF_UNSPEC:当 dst-sa_family为AF_UNSPEC时,说明dst中保存着对方的MAC地址信息,会导致构造二层帧头,然后放到接口的发送队列中. 而接口最终会把它发送出去.但是如果dst是一个ip地址(由AF_INET表示),则情况就不一样了.它首先调用ifp-if_resolve 函数.if_resolve函数的作用就是进行ip地址到MAC地址的映射,如果if_resolve能够直接返回对应的mac地址,则调用返回之后,edst就保存着目的mac,随后就可以构造二层报头,入发送队列(跟AF_UNSPEC时的情况一样),否则就直接返回.由于ipAttach时将if_resolve初始成arpresolve,所以我们还是看看arpresolve:int arpresolve(ac, rt, m, dst, desten)register struct arpcom *ac;register struct rtentry *rt;struct mbuf *m;register struct sockaddr *dst;register u_char *desten;前面说过,arpresolve的功能就是进行目的ip地址到mac地址的转换映射;目的地址由参数dst指定,如果arpresolve能够完成映射,则目的mac填写在desten中.这是由下面的代码段完成的sdl = SDL(rt-rt_gateway);if (rt-rt_expire = 0 | rt-rt_expire tickGet() & sdl-sdl_family = AF_LINK & sdl-sdl_alen != 0) bcopy(LLADDR(sdl), (char *)desten, sdl-sdl_alen);return 1;上面的意思是说,如果当前的arp信息有效,则直接返回mac信息.这个函数中,还处理一些NOARP的处理(对于NOARP的,自己搞定一个mac出来).if (la-la_hold) m_freem(la-la_hold);la-la_hold = m;上面的这段代码说,将要发送的数据保存在la_hold中,从上面可以看出,arp只保存最后一次请求时的数据.同时也说明了,如果arp无效,则要发送的数据是保存在arp控制信息中的,在后面的分析中,我们可以看到,在处理arp回应时,这个被保存的数据,会被协议栈发送.再接着看代码:if (rt-rt_expire) rt-rt_flags &= RTF_REJECT; if (la-la_asked = 0 | (tickGet () - rt-rt_expire = arpRxmitTicks) rt-rt_expire = tickGet(); if (la-la_asked+ sin_addr); else rt-rt_flags |= RTF_REJECT; rt-rt_expire += (sysClkRateGet() * arpt_down); la-la_asked = 0; 上面代码有三个主要功能: 清除RTF_REJECT标志,RTF_REJECT标志用于控制发送arp信息的频度,后面会有专门的讲解. 如果当前发送的arp请求次数小于arp_maxtries(5次),则调用arpshowhas发送arp请求; 否则,设置RTF_REJECT,以抑制ARP请求的发送,并将抑制时间定为20秒;arpwhohas实际调用arprequest,以请求ARP信息: static void arprequest(ac, sip, tip, enaddr)register struct arpcom *ac;register u_long *sip, *tip;register u_char *enaddr;arpwhohas首先构造一个报文,然后调用接口的发送函数:bcopy(caddr_t)etherbroadcastaddr, (caddr_t)eh-ether_dhost, sizeof(eh-ether_dhost);sa.sa_family = AF_UNSPEC; sa.sa_len = sizeof(sa);(*ac-ac_if.if_output)(&ac-ac_if, m, &sa, (struct rtentry *)0);我们可以看到目的mac在这写成了广播地址(全1),而sa.sa_family设置为AF_UNSPEC,这与我们前面描述的ipOutput是一致的(由前面的描述我们知道,这里调用的函数if_output实际上就是ipOutput).我们也知道,这次调用由于给的目的地址参数sa_family为AF_UNSPEC,所以会导致直接把要发送的数据放到接口发送队列,而不会再调用if_resolve造成死循环.arp的输入处理现在,该看看另外一个分支了,arp输入处理,arp的输入由arpintr驱动,它调用in_arpinput以处理跟ip相碰的arp报文:la = arplookup(isaddr.s_addr, itaddr.s_addr = myaddr.s_addr, 0); if (la & (rt = la-la_rt) & (sdl = SDL(rt-rt_gateway) if (sdl-sdl_alen & bcmp(caddr_t)ea-arp_sha, LLADDR(sdl), sdl-sdl_alen)logMsg(arp info overwritten for %08x by %sn, (int) ntohl(isaddr.s_addr), (int) ether_sprintf(ea-arp_sha),0,0,0,0);bcopy(caddr_t)ea-arp_sha, LLADDR(sdl), sdl-sdl_alen = sizeof(ea-arp_sha);if (rt-rt_expire)rt-rt_expire = tickGet() + (sysClkRateGet() * arpt_keep);rt-rt_flags &= RTF_REJECT;la-la_asked = 0;if (la-la_hold) (*ac-ac_if.if_output)(&ac-ac_if, la-la_hold,rt_key(rt), rt);la-la_hold = 0;首先,in_arpinput会调用arplookup,以检查发送者是不是在我们当前的arp缓存中(如果我们在前面发送了arp请求,那么就应该存在一个无效的arp项,如果是对方主请求,那么说明对方想与我们通讯,也需要检查对方在不在的).arplookup传入的第二个参数,表示在不存在arp项的时候,是不是要建立.那么什么时候建立呢?由于arp请求是广播发送的,所以我们可能接收到请求的目的ip不是我们自己的ip地址,在这种情况下,只需要更新arp信息(时标,以防止老化),只有请求是针对我自己的情况下(因为对方可能要与我通讯了,我马上就要使用对方的mac地址了),才会创建新的 arp项.如果arplookup查找出来一个有效的arp项,说明arp要被覆盖了,这也是我们看到arp info overwritten for 0xXXXXXXXX by xxxx n这条信息的原因.arp下面的处理,就是复制目的mac,然后 设置rt_expire,将老化时间设置为20分钟. 设置la_asked为0; 调用if_output发送la_hold.这与我们前面说过的,arp输入处理时,发送保存的数据是一致的.这一次由于系统中arp项的存在,会导致ipPutput调用arpresolve时返回1(有效mac),从而能够正常发送数据.arp的老化arp的老化由arptimer完成,arptimer每分钟运行一次,它处理全局链表llinfo_arp,将老化的arp设置为无效.if (rt-rt_expire & rt-rt_expire la_prev); /* timer has expired; clear */ 我们看到老化操作是在arptfree完成的. if (rt-rt_refcnt 0 & (sdl = SDL(rt-rt_gateway) & sdl-sdl_family = AF_LINK) sdl-sdl_alen = 0;la-la_asked = 0;rt-rt_flags &= RTF_REJECT;return;rtrequest(RTM_DELETE, rt_key(rt), (struct sockaddr *)0, rt_mask(rt), 0, (struct rtentry *)0);从上面的代码中可以看出,在rt_refcnt大于0的情况下,仅仅将mac信息标志为无效(sdl_len=0),否则调用rtrequest删除相应的arp表项. arp表项的建立从前面我们大概知道了整个arp表项,但是我们还没有知道arp在内存中到底是什么.其实我们所谓的arp,就是主机直接路由,它通过clone接口子网路由产生.所以这一次,我们从arp的前生今世开始讲.接口网络路由的建立当我们给接口增加/删除地址的时候,都会影响路由表,通过设置地址/掩码,也就确定一个可以直达的网络,如 ifAddrAdd(mottsec2,10.0.0.8,10.0.255.255,0xffff0000).这个函数调用经过一系列的传递之后,会调用到in_control,然后调用到in_ifinit,它里面有这样一段代码:if (ifp-if_ioctl & (error = (*ifp-if_ioctl)(ifp, SIOCSIFADDR, (caddr_t)ia) splx(s);ia-ia_addr = oldaddr;return (error);因为if_ioctl就是ipIoctl,所以来看看,它作了些什么事情: switch (cmd)case SIOCSIFADDR: for (pIa = in_ifaddr; pIa; pIa = pIa-ia_next) if (pIa-ia_ifp = (struct ifnet *)ifp) & (pIa-ia_addr.sin_addr.s_addr = dt_saddr) break; pIa-ia_ifa.ifa_rtrequest = arp_rtrequest; pIa-ia_ifa.ifa_flags |= RTF_CLONING; ifp-ac_ipaddr = IA_SIN (data)-sin_addr; arpwhohas (ifp, &IA_SIN (data)-sin_addr); break;其它的不管,其中对我们arp影响最大的两项,就是将ifa_rtrequest设置为arp_rtrequest,并置上了RTF_CLONING标志.incontrol最后会调用rtinit,并由rtinit调用rtrequest将接