姓名：朱小鹏 学号：16010130023
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【嵌牛导读】：最后要讲的一个函数是update_arp_entry，该函数用于更新ARP缓存表中的表项或者在缓存表中插入一个新的表项。该函数会在收到一个IP数据包或ARP数据包后被调用。
【嵌牛鼻子】：ARP表的创建，更新，查询等操作
【嵌牛提问】：LWIP是怎样进行ARP表的创建，更新，查询等操作？
【嵌牛正文】：
最后要讲的一个函数是update_arp_entry，该函数用于更新ARP缓存表中的表项或者在缓存表中插入一个新的表项。该函数会在收到一个IP数据包或ARP数据包后被调用。该函数原型如下，
static err_t
update_arp_entry(struct netif *netif, struct ip_addr *ipaddr, struct eth_addr *ethaddr, u8_t flags)
其中重要的两个参数ipaddr和ethaddr分别对应的ip地址和mac地址，函数利用这两个地址去更新或插入ARP表项。由于这个函数代码量较小，这里就列出源码来讲解，注意这个源码是经过我处理的，已经去掉了编译选项、源码注释、调试输出信息等非重点部分。
static err_t
update_arp_entry(struct netif *netif, struct ip_addr *ipaddr, struct eth_addr *ethaddr, u8_t flags)
{
s8_t i;// 两个变量，不解释
u8_t k;
i = find_entry(ipaddr, flags);// 查找或新建一个ARP表项，返回其索引值
if (i < 0)return (err_t)i;// 如果为不合法的索引值，则更新缓存表失败
arp_table[i].state = ETHARP_STATE_STABLE; // 否则将对应表项状态改为stable
arp_table[i].netif = netif;// 记录下网络接口
k = ETHARP_HWADDR_LEN;// 这一段是更新缓存表项中的MAC地址
while (k > 0) {
k--;
arp_table[i].ethaddr.addr[k] = ethaddr->addr[k];
}
arp_table[i].ctime = 0;//生存时间值置0
#if ARP_QUEUEING//该ARP表项上有未发送的队列，则把这些队列发送出去
while (arp_table[i].q != NULL) {// 只要缓冲链表中海有数据则循环
struct pbuf *p;
struct etharp_q_entry *q = arp_table[i].q;// 记录下缓冲链表表头
arp_table[i].q = q->next;// 缓冲链表表头指向下一个节点
p = q->p;// 取得记录下的缓冲链表表头指向的数据包
memp_free(MEMP_ARP_QUEUE, q);// 释放记录下的缓冲链表表头
etharp_send_ip(netif, p, (struct eth_addr*)(netif->hwaddr), ethaddr); // 发送数据包
pbuf_free(p);// 释放数据包缓存空间
}
#endif
return ERR_OK;
}
从源程序中可以看出，update_arp_entry的流程如下：先通过调用find_entry找到对应ipaddr对应的表项，并设置相应的arp表项的成员（主要是state， netif， ethaddr， cttime），最后如果定义了ARP_QUEUEING，并且这个arp表项上有未发送的数据包的话，则把这些数据全部发送出去。虽然比较啰嗦，但是还是我们还是根据不同的ipaddr经过find_entry执行后，来看看update_arp_entry运行的几种不同情况。
首先可以肯定的是，update_arp_entry的两个参数ipaddr和ethaddr必是互相匹配的，因为它们是从源主机发来的IP包或ARP包中解析出来的，代表了源主机的MAC地址和IP地址。find_entry利用ipaddr作为参数执行后，返回一个ARP表项索引。如果该表项处于empty状态，那么该表项现在一定是新创建的，此时设置该表项为stable状态并设置该表项其他字段值后即结束。如果该表项是处于pending状态，由于此时已经有了和ipaddr匹配的MAC地址返回，所以该表项也被设置为stable状态并同时设置该表项其他字段值。如果该表项是处于stable状态，其实此时只需要将ctime的值复位即可，但是LWIP为了节省代码量，它还是选择像上面的情况一样做相同的处理，这样虽然有些步骤是多余的，但并不影响函数功能。最后都会检查该表项是否还有数据需要发送，如果有，则将所有数据包发送出去。
现在是时候从宏观上来看看到底ARP是怎么一个工作流程，以及它在整个LWIP协议栈当中发挥的重要作用。关于这点，不得不借鉴网上某位大侠的了，不过对TA的图做了一些小小的修改（脸红，用画图工具改的，Visio表示不会用）。
该图简洁明了的解释了基本所有LWIP的数据包接收与发送的全过程。我们可以看到几个熟悉的身影：etharp_query、etharp_request、update_arp_entry。在前面已经讲过了的！
ARP从功能上来说可以简单的分成两个部分：当有数据包输入时，更新arp表，如果是ip包则递交给ip层，如果是arp包，则针对不同的arp包类型做相应的响应；当向目的ip发送一个数据包的时候，需要通过arp实现ip到MAC地址的映射，必要时，需要发送广播数据包获得目标机器的MAC地址。
LWIP利用netif.input指向的函数接收以太网数据包，通常这个函数是ethernet_input。注意，这里并不是说ethernet_input直接与底层硬件交互接收数据包，而是更底层的函数接收到数据包后将数据包递交给ethernet_input，ethernet_input再对其进行处理。
以太网的帧类型可以是：IP，ARP，甚至可以是pppoe， wlan等。这里主要分析IP和ARP两种类型的数据包。ethernet_input根据以太网首部的类型字段判断收到的数据包的类型，如果是IP包，则将该包递交给etharp_ip_input，如果是ARP包，则将该包递交给etharp_arp_input。
对于ip类型的数据包，etharp_ip_input首先检查是否开启了ETHARP_TRUST_IP_MAC这个选项，如果开启了就是要用这个帧中的信息和update_arp_entry函数来更新arp表（利用帧首部的源mac地址和帧数据中ip报文中的源ip地址），然后丢弃以太网帧首部，将IP报文通过ip_input函数递交给ip层。
对于arp类型的数据包，etharp_arp_input函数首先利用数据包头信息更新arp表的内容，
然后再判断该ARP数据包的类型，如果是ARP请求包，则首先判断这个包是不是给自己的，如果是给自己的，则在原有包的基础上重组一个ARP应答包发送出去（注意此处并没有重新分配一个pbuf，而是借用了原来的缓冲结构）。如果不是给自己的，则直接忽略。如果是ARP应答包，主要的工作就是更新arp表，但是这一步已经在arp包刚进来的时候就处理了，所以这里不需要再重复做，这样ARP包的处理也完毕。
LWIP利用netif.output指向的函数发送IP数据包，通常这个函数是etharp_output。注意，这里并不是说etharp_output直接与底层硬件交互发送数据包，而是将数据包做相应的处理，最终递交给netif.linkoutput函数来发送的。
etharp_output函数接收IP层要发送的数据包，并将数据包发送出去。由于是发送ip数据包，所以函数一开始需要增加缓冲区大小，大小为以太网的数据首部的大小。然后检查ip地址，可以分为广播包，多播包，单播包(单播包又分为是局域网内部还是局域网外面)。
广播包：判断目的IP地址是不是为全1，或者是全0（老版本中使用的），如果是广播包则目的IP的MAC地址不需要查询arp表，直接将MAC地址设置为全1发送即可，即MAC六个字节值为0xff，0xff，0xff，0xff，0xff，0xff。
多播包：判断目的ip地址是不是d类地址，即0xexxxxxxx，如果是多播的话，mac地址也是确定的，即将MAC地址01-00-5e-00-00-00的低23位设置为IP地址的低23位。对于以上的两种数据包，etharp_output直接调用函数etharp_send_ip将数据包发送出去。
单播包：要比较目的IP和本地IP地址，看是否是局域网内的，不是局域网内的，则将目的IP地址设置为默认网关的地址，然后再统一调用etharp_query函数将数据包发送出去，注意这些数据包在这种情况下可能被连接在相关ARP表项的发送链表上，等待发送。
