【lwip】08-ARP协议一图笔记及源码实现( 二 ) _生活百科

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：

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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;};

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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?。?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。
这个队列的数据结构：

在memp.h的MEMP_ARP_QUEUE内存池中有这个数据结构的内存资源。共有MEMP_NUM_ARP_QUEUE个，默认为30个。

#if ARP_QUEUEINGstruct etharp_q_entry {struct etharp_q_entry *next; /* 下一个节点 */struct pbuf *p; /* pbuf */};#endif /* ARP_QUEUEING */

8.4.5 ARP缓存表entry状态信息u8_t state;：

/** ARP states */enum etharp_state {ETHARP_STATE_EMPTY = 0, /* 空闲态 */ETHARP_STATE_PENDING, /* pending态 */ETHARP_STATE_STABLE, /* 有效态 */ETHARP_STATE_STABLE_REREQUESTING_1, /* 有效过渡态1 */ETHARP_STATE_STABLE_REREQUESTING_2 /* 有效过渡态2 */#if ETHARP_SUPPORT_STATIC_ENTRIES, ETHARP_STATE_STATIC /* 静态entry */#endif /* ETHARP_SUPPORT_STATIC_ENTRIES */};

当前netry的状态信息：

ETHARP_STATE_EMPTY：空状态。当前entry资源无效，可以被填充使用。
ETHARP_STATE_PENDING：PENDING态。当前entry正在ARP请求，但是还没收到ARP响应。
ETHARP_STATE_STABLE：有效态。当前entry记录的IP地址与MAC地址映射有效。
ETHARP_STATE_STABLE_REREQUESTING_1：有效过渡态1 。就是为了防止entry块过期前频繁发起ARP请求。
ETHARP_STATE_STABLE_REREQUESTING_2：有效过渡态2 。
ETHARP_STATE_STATIC：静态条目。手动配置的ARP映射，一直有效。

当表项是ETHARP_STATE_STABLE的时候又发送一个ARP请求包，那么表项状态会暂时被设置为THARP_STATE_STABLE_REREQUESTING_1 ，然后被设置为ETHARP_STATE_STABLE_REREQUESTING_2状态，这些是一个过渡状态，当收到ARP应答后，表项又会被设置为ETHARP_STATE_STABLE ，这样能保持表项的有效。