计算机网络协议分析 (27).pdf

第三章ARP协议分析

3.3ARP的实现

3.3.1ARP的软件设计

概述

➢ARP概念层次

➢ARP软件在理论上的结构

➢ARP设计方案举例

ARP概念层次

➢设备驱动程序直接与网络硬件通信，并只能使用网络物理地

址发送和接收分组。

➢ARP将上层的IP地址与底层的物理地址进行绑定(binding)。

➢地址绑定软件形成了只能使用IP地址的上层协议软件与只能

使用物理地址的下层设备驱动程序软件之间的分界线。

使高层协议与物理地址完全独立。

Q:地址转换协议(ARP)软件，属于网络接口层or网络层?

ARP概念层次

•OSI模型:ARP协议属于链路层；从功能角度

–当网络层的IP包进入链路层时，链路层通过

ARP协议添加链路信息，

•TCP/IP模型:ARP协议属于网络层。从协议封装

角度

ARP软件在理论上的结构

从理论上讲，ARP软件可划分为三部分：

➢输出模块:发送数据时,将高层协议地址(如IP地址)与相

应的物理地址相绑定;

•被定义为一个过程(函数),需要时被网络接口软件调用

•函数返回一个地址绑定给网络接口程序,用于封装和发

送链路分组

➢输入模块:处理收到的ARP分组

•增加新的绑定来修改ARP高速缓存中的内容

•是否需要应答

➢高速缓存管理程序:实现了高速缓存替换/删除表项策略。

ARP设计方案举例

ARP软件几个简单的设计规则:

➢单一的ARP高速缓存

一台设备(多归属主机)设立一个缓冲区,指明每个表项来

自哪个接口,而不是为每个接口设立一个缓冲区

➢全局替换策略。针对局部替换策略

ARP设计方案举例

ARP软件几个简单的设计规则:

➢高速缓存中的超时与删除每个表项设置寿命字段

➢等待地址绑定的高层协议分组以多队列的形式等待发送

对ARP缓冲区每个表项设置一个外发分组等待队列

➢互斥访问:互斥访问ARP缓存，互斥机制由调用者完成

2021/7/8

ARP设计方案举例

比较两种方案：

➢每个接口分配一个独立的高速缓存+本地替换策略

保持了网络接口之间的相对独立性

➢单一的ARP高速缓存，全局替换策略

破坏网络接口的独立性

高速缓存总是保持着100%的容量--若某个网络接口上的

通信量所涉及的目的站数目大大超过了其他网络接

管理员会监督网络性能问题，并在出现这样的问题时，

分配附加高速缓存空间。

2021/7/8

XINUARP软件结构

整个ARP软件主要分为4个部分:

➢ARP软件初始化

➢ARP报文处理

➢ARP缓存维护

➢ARP请求的发送。

ARP软件初始化

•ARP软件初始化是伴随着系统网络模块初始

化进行的，网络初始化函数netstart()会调用

arpinit()函数初始化ARP软件，同时会创建。

XINUARP软件结构维护ARP缓冲区

IP分片队列

IP路由表信息

维护ARP缓冲区

发送arp

请求初始化