UIP协议栈二_dipaddr-程序员宅基地

技术标签： UIP  

1. 网卡如何与uIP协议交互（包括arp, icmp等）
   在我看来，CP2200提供了读取网络数据的能力，而UIP提供的是一种如何封装网路数据的策略。对用户数
据不断封装，最后交给CP2200发送，在UIP协议中有一个uip_buf缓冲用来接收和发送数据。

（转自：维库电子开发网>电子通列表 > 协议栈)

   ARP请求和应答
在UIP协议中定义了一个ARP的struct。维护了一张 缓存表。
  1. struct arp_entry {
  2. u16_t ipaddr[2];  // 保存的是IP地址
  3. struct uip_eth_addr ethaddr; // 保存的是mac地址
  4. u8_t time;       // 缓存更新时间
  5. };
     ARP请求发送函数：void uip_arp_out(void)
* 为传出的IP包添加以太网头并看是否需要发送ARP请求. 
* 此函数应该在发送IP包时调用,它会检查IP包的目的IP地址,看看以太网应该使用什么目的MAC地址.
* 如果目的IP地址是在局域网中(由IP地址与子网掩码的与逻辑决定),函数就会从ARP缓存表中查找有
* 无对应项.若有,就取对应的MAC地址,加上以太网头,并返回,否则uip_buf[]中的数据包会被替换成一个
* 目的IP在址的ARP请求.原来的IP包会被简单的仍掉,此函数假设高层协议(如TCP)会最终重传扔掉的包.
* 如果目标IP地址并非一个局域网IP,则会使用默认路由的IP地址.
* uip_len.函数返回时,uip_buf[]中已经有了一个包,其长度由uip_len指定.
  1. void uip_arp_out(void)
  2. {
  3.   struct arp_entry *tabptr=0;
  4.   // 在ARP表中找到目的IP地址,构成以太网头.如果目的IP地址不在局域网中,则使用默认路由的IP.
  5.   // 如果ARP表中找不到,则将原来的IP包替换成一个ARP请求.  
  6.   // 首先检查目标是不是广播
  7.   if(uip_ipaddr_cmp(IPBUF->destipaddr, broadcast_ipaddr))
  8.   {
  9.     memcpy(IPBUF->ethhdr.dest.addr, broadcast_ethaddr.addr, 6);
  10.   } 
  11.   else 
  12.   {
  13.         /* 检查目标地址是否在局域网内 */
  14.         if(!uip_ipaddr_maskcmp(IPBUF->destipaddr, uip_hostaddr, uip_netmask))
  15.         {
  16.               /* 目的地址不在局域网内,所以保用默认路由器的地址来确在MAC地址 */
  17.               uip_ipaddr_copy(ipaddr, uip_draddr);
  18.         } 
  19.         else 
  20.         {
  21.             /* 否则,使用目标IP地址 */
  22.           uip_ipaddr_copy(ipaddr, IPBUF->destipaddr);
  23.         }
  24.         //这里遍历表,对比目的IP与ARP缓存表中的IP.
  25.         for(i = 0; i < UIP_ARPTAB_SIZE; ++i)
  26.         {
  27.              tabptr = &arp_table[i];
  28.              if(uip_ipaddr_cmp(ipaddr, tabptr->ipaddr))
  29.              {
  30.                  break;
  31.              }
  32.          }
  33.          
  34.          if(i == UIP_ARPTAB_SIZE)
  35.          {
  36.             /* 如果遍历到头没找到,将原IP包替换为ARP请求并返回 */
  37.               memset(BUF->ethhdr.dest.addr, 0xff, 6);  // 以太网目的地址
  38.               memset(BUF->dhwaddr.addr, 0x00, 6);      // 目的以太网地址
  39.               memcpy(BUF->ethhdr.src.addr, uip_ethaddr.addr, 6);  //
  40.               memcpy(BUF->shwaddr.addr, uip_ethaddr.addr, 6);  // 源以太网地址
  41.     
  42.               uip_ipaddr_copy(BUF->dipaddr, ipaddr);  // 目的IP地址
  43.               uip_ipaddr_copy(BUF->sipaddr, uip_hostaddr);  // 源IP地址
  44.               BUF->opcode = HTONS(ARP_REQUEST);  // ARP 请求
  45.               BUF->hwtype = HTONS(ARP_HWTYPE_ETH);  // 硬件类型 值为1
  46.               BUF->protocol = HTONS(UIP_ETHTYPE_IP); // 协议类型 值为0x8000表示IP地址
  47.               BUF->hwlen = 6;  
  48.               BUF->protolen = 4; 
  49.               BUF->ethhdr.type = HTONS(UIP_ETHTYPE_ARP);  

  51.               uip_appdata = &uip_buf[UIP_TCPIP_HLEN + UIP_LLH_LEN];
  52.               uip_len = sizeof(struct arp_hdr);
  53.               return;
  54.           }

  56.         // 如果是在局域网中,且在ARP缓存中找到了(如果没找到进行不到这一步,在上面就返回了),则构建以太网头
  57.          memcpy(IPBUF->ethhdr.dest.addr, tabptr->ethaddr.addr, 6);
  58.   }
  59.   memcpy(IPBUF->ethhdr.src.addr, uip_ethaddr.addr, 6);
  60.   IPBUF->ethhdr.type = HTONS(UIP_ETHTYPE_IP);
  61.   uip_len += sizeof(struct uip_eth_hdr);
  62. }
  63. 接下来看看UIP如何处理ARP应答的情况，在主循环中一段代码：
    1. else if(BUF->type == htons(UIP_ETHTYPE_ARP)) 
    2. {    
    3.     uip_arp_arpin();  // 处理ARP应答
    4.     /* If the above function invocation resulted in data that
    5.        should be sent out on the network, the global variable
    6.        uip_len is set to a value > 0. */
    7.    // 如果上面的函数返回的结果需要发送到网络上，那么uip_len就必须设置 >　０
    8.     if(uip_len > 0) 
    9.     {
    10.         network_device_send();　// 回应ARP包
    11.     }
    12. }

    在uip_arp_arpin()函数中主要是处理ARP应答。
        这个函数是在设备接收到ARP包时,由驱动程序调用的.如果收到是ARP包是一个对本地主机上次发送的ARP请求的应答,那么就从包中取得自己想要的主机的MAC地址,加入自己的ARP缓存表中.如果收到是一个ARP请求,那就把自己的MAC地址打包成一个ARP应答,发送给请求的主机.看代码uip_arp.c的254行:
    1. void uip_arp_arpin(void)
    2.  {
    3.   if(uip_len < sizeof(struct arp_hdr))
    4.   {
    5.     uip_len = 0;
    6.     return;
    7.   }
    8.   uip_len = 0;
    9.   
    10.   switch(BUF->opcode)  // 操作码
    11.   {
    12.       case HTONS(ARP_REQUEST):
    13.       // 如果是一个ARP请求,则发送应答
    14.       if(uip_ipaddr_cmp(BUF->dipaddr, uip_hostaddr))
    15.       {
    16.           // 首先,我们将发送请求的主机注册到ARP缓存表中,因为我们很
    17.           // 可能要跟它要有更多的交流
    18.           uip_arp_update(BUF->sipaddr, &BUF->shwaddr);  
    19.       
    20.           // 回应的操作码是 2.
    21.           BUF->opcode = HTONS(2);
    22.           // 将收到的ARP包的发送端以太网地址，变为目的以太网地址
    23.           memcpy(BUF->dhwaddr.addr, BUF->shwaddr.addr, 6);
    24.           // 将自己的以太网地址，赋值给ARP包的发送端以太网地址
    25.           memcpy(BUF->shwaddr.addr, uip_ethaddr.addr, 6);
    26.           // 对应以太网源地址
    27.           memcpy(BUF->ethhdr.src.addr, uip_ethaddr.addr, 6);
    28.           // 对应以太网目的地址
    29.           memcpy(BUF->ethhdr.dest.addr, BUF->dhwaddr.addr, 6);
    30.       
    31.           BUF->dipaddr[0] = BUF->sipaddr[0];
    32.           BUF->dipaddr[1] = BUF->sipaddr[1];
    33.           BUF->sipaddr[0] = uip_hostaddr[0];
    34.           BUF->sipaddr[1] = uip_hostaddr[1];

    36.           BUF->ethhdr.type = HTONS(UIP_ETHTYPE_ARP);
    37.           uip_len = sizeof(struct arp_hdr);
    38.      }
    39.      break;
    40.     // 如果收到的是一个ARP应答,而且也是我们所要的应答的话,就插件
    41.     // 并更新ARP缓存表
    42.     case HTONS(ARP_REPLY):  
    43.     if(uip_ipaddr_cmp(BUF->dipaddr, uip_hostaddr))
    44.     {
    45.       uip_arp_update(BUF->sipaddr, &BUF->shwaddr);
    46.     }
    47.     break;
    48.   }

    50.   return;
    51. }
    还有一个是ARP周期处理函数，在主循环中代码如下：
    // 每10秒运行一次
    if(timer_expired(&arp_timer)) 
    {
        timer_reset(&arp_timer); 
        uip_arp_timer();
    }
    具体的代码：
    1. void uip_arp_timer(void)
    2. {
    3.   struct arp_entry *tabptr;
    4.   ++arptime;    // 这个是个全局变量，结合uip_arp_update来更新缓存表
    5.   for(i = 0; i < UIP_ARPTAB_SIZE; ++i)
    6.   {
    7.     tabptr = &arp_table[i];
    8.     // 把超过20分钟都没有更新的项扔掉
    9.     if((tabptr->ipaddr[0] | tabptr->ipaddr[1]) != 0 &&
    10.        arptime - tabptr->time >= UIP_ARP_MAXAGE)
    11.     {
    12.       memset(tabptr->ipaddr, 0, 4);
    13.     }
    14.   }
    15. }
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
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