51單片機ARP協議實現原理

ARP_request(目的IP地址) //ARP請求
{
//判斷IP地址是否屬于同一子網的任務交給上層軟件處理
//(由它決定請求網卡IP地址還是默認網關IP地址)，
//這有利于減少代碼量。

//申請小號內存
pARP=OSMemGet();

//填以太網幀
以太網協議=0x0806;//ARP協議
目的MAC地址=0xffff;//廣播地址
源MAC地址=自己的MAC地址;

//填ARP表
硬件類型=0x0001;
協議類型=0x0800;
硬件地址長度=0x06;
協議長度=0x04;
操作=0x0001;//請求
發送方首部=自己的MAC地址;
發送方IP地址=源IP地址;
目標首部=0x0000;
目標IP地址=目的IP地址;

//填充PAD
沒有內容處填充0;

//發送ARP包至TxQFIFO緩存
OSQSend(QID,*pARP);
}

ARP_answer(*pARP) //ARP應答
{
學習/更新ARP緩存表;

//修改收到的ARP包，形成ARP應答
//填以太網幀
目的MAC地址=對方(網卡/網關)發來的源MAC地址;
源MAC地址=自己的MAC地址;

//填ARP表
目標首部=發送方首部;發送方首部=自己的MAC地址;
交換發送方IP地址和目標IP地址;
操作=0x0002;//ARP應答

//發送ARP包至TxQFIFO緩存
OSQSend(QID,*pARP);
}

ARP_process(*pARP) //ARP應答處理
{
//更新
for(i=0;iARPTabSize;i++){
if(ARPTab[i].status==1){
if(ARPTab[i].IPAdr==收到的ARP應答包源IP地址){
ARPTab[i].ttl=最大壽命;
ARPTab[i].IPAdr=收到的包的源IP地址;
ARPTab[i].MACAdr=收到的包的源MAC地址;
return;
}
}
}

//學習
for(i=0;iARPTabSize;i++){
if(ARPTab[i].status==0){
ARPTab[i].status=1;
ARPTab[i].ttl=最大壽命;
ARPTab[i].IPAdr=收到的包的源IP地址;
ARPTab[i].MACAdr=收到的包的源MAC地址;
return;
}
}

//表滿處理，有損性能的快速算法
ARPTab[index].status=1; //注：index為全局變量，保存ARP緩存表項索引。每次處理加1取模。
ARPTab[index].ttl=最大壽命;
index++;
if(index>=ARPTabSize) index=0;
}

IP_in(*pIP) //IP包過濾(ARP地址學習) 注：這里處理的是IP包，偽代碼與上面程序相似，但源代碼差別很大。
{
//更新
for(i=0;iARPTabSize;i++){
if(ARPTab[i].status==1){
if(ARPTab[i].IPAdr==收到的IP包源IP地址){
ARPTab[i].ttl=最大壽命;
ARPTab[i].IPAdr=收到的包的源IP地址;
ARPTab[i].MACAdr=收到的包的源MAC地址;
return;
}
}
}

//學習
for(i=0;iARPTabSize;i++){
if(ARPTab[i].status==0){
ARPTab[i].status=1;
ARPTab[i].ttl=最大壽命;
ARPTab[i].IPAdr=收到的包的源IP地址;
ARPTab[i].MACAdr=收到的包的源MAC地址;
return;
}
}

//表滿處理，有損性能的快速算法
ARPTab[index].status=1; //注：index為全局變量，保存ARP緩存表項索引。每次處理加1取模。
ARPTab[index].ttl=最大壽命;
index++;
if(index>=ARPTabSize) index=0;
}

timer() //軟定時器任務，用于ARP老化
{
for(;;){
taskDelay(1秒);
for(i=0;iARPTabSize;i++){
if(ARPTab[i].status==1){
if(ARPTab[i].ttl==0)
ARPTab[i].status=0;
else
ARPTab[i].ttl--;
}
}
}

主程序框架：
initNIC //初始化網卡
//創建資源
TxSem和RxSem信號量
TxQFIFO隊列
大中小內存設立
//創建任務
收
發
。
。
。

參考文獻：
1。《用TCP/IP進行網際互連》(第3版)第一、二、三卷 DOUGLAS E.COMER著 電子工業出版社