etharp\_output()函数被IP层的ip4\_output()函数调用,IP层传递一个数据包到ARP中,etharp\_output()会根据数据包的目标IP地址选择不同的处理,其源码具体见代码清单 10‑11。
```
1 const struct eth_addr ethbroadcast =
2 {{0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff}};
3
4 const struct eth_addr ethzero = {{0, 0, 0, 0, 0, 0}};
5
6 /** 24位IANA IPv4多播OUI为01-00-5e: */
7 #define LL_IP4_MULTICAST_ADDR_0 0x01
8 #define LL_IP4_MULTICAST_ADDR_1 0x00
9 #define LL_IP4_MULTICAST_ADDR_2 0x5e
10
11 err_t etharp_output
12 (struct netif *netif, struct pbuf *q, const ip4_addr_t *ipaddr)
13 {
14 const struct eth_addr *dest;
15 struct eth_addr mcastaddr;
16 const ip4_addr_t *dst_addr = ipaddr;
17
18 LWIP_ASSERT_CORE_LOCKED();
19 LWIP_ASSERT("netif != NULL", netif != NULL);
20 LWIP_ASSERT("q != NULL", q != NULL);
21 LWIP_ASSERT("ipaddr != NULL", ipaddr != NULL);
22
23 if (ip4_addr_isbroadcast(ipaddr, netif))
24 {
25 /* 如果是广播数据包,目标MAC地址设置为FF-FF-FF-FF-FF-FF-FF */
26 dest = (const struct eth_addr *)ðbroadcast; (1)
27 /* multicast destination IP address? */
28 }
29 else if (ip4_addr_ismulticast(ipaddr))
30 {
31 /* 如果是多播数据包,目标MAC地址设置为多播地址:01-00-5E-XX-XX-XX*/
32 mcastaddr.addr[0] = LL_IP4_MULTICAST_ADDR_0;
33 mcastaddr.addr[1] = LL_IP4_MULTICAST_ADDR_1;
34 mcastaddr.addr[2] = LL_IP4_MULTICAST_ADDR_2;
35 mcastaddr.addr[3] = ip4_addr2(ipaddr) & 0x7f;
36 mcastaddr.addr[4] = ip4_addr3(ipaddr);
37 mcastaddr.addr[5] = ip4_addr4(ipaddr);
38
39 dest = &mcastaddr; (2)
40
41 }
42 else
43 {
44 /* 如果是单播目标地IP地址 */
45 netif_addr_idx_t i;
46 /* 判断目标IP地址是否与主机处于同一子网上,
47 如果不是,则修改IP地址 */
48 if (!ip4_addr_netcmp(ipaddr, netif_ip4_addr(netif),
49 netif_ip4_netmask(netif)) &&
50 !ip4_addr_islinklocal(ipaddr)) (3)
51 {
52 #if LWIP_AUTOIP
53 struct ip_hdr *iphdr =
54 LWIP_ALIGNMENT_CAST(struct ip_hdr *, q->payload);
55
56 if (!ip4_addr_islinklocal(&iphdr->src))
57 #endif
58 {
59 #ifdef LWIP_HOOK_ETHARP_GET_GW
60 dst_addr = LWIP_HOOK_ETHARP_GET_GW(netif, ipaddr);
61 if (dst_addr == NULL)
62 #endif
63 {
64 /* 判断一下网关地址是否有效 */
65 if (!ip4_addr_isany_val(*netif_ip4_gw(netif))) (4)
66 {
67 /* 发送到默认网关,让网关进行转发 */
68 dst_addr = netif_ip4_gw(netif);
69 /* 没有默认网关可用 */
70 }
71 else
72 {
73 /* 返回错误 */
74 return ERR_RTE;
75 }
76 }
77 }
78 }
79 /* 遍历ARP缓存表 */
80 for (i = 0; i < ARP_TABLE_SIZE; i++)
81 {
82 if ((arp_table[i].state >= ETHARP_STATE_STABLE) &&
83 (arp_table[i].netif == netif) &&
84 (ip4_addr_cmp(dst_addr, &arp_table[i].ipaddr)))
85 {
86 /* 如果找到目标IP地址对应的表项,直接发送 */
87 ETHARP_SET_ADDRHINT(netif, i);
88 return etharp_output_to_arp_index(netif, q, i); (5)
89 }
90 }
91 /* 如果没有找到与目标IP地址对应的ARP表项 */
92 return etharp_query(netif, dst_addr, q); (6)
93 }
94
95 /* 对于多播、广播数据包,直接能得到对应的MAC地址,可以进行发送*/
96 return ethernet_output(netif, q,
97 (struct eth_addr *)(netif->hwaddr), dest, ETHTYPE_IP); (7)
98 }
```
(1):如果是广播数据包,目标MAC地址设置为FF-FF-FF-FF-FF-FF-FF。
(2):如果是多播数据包,目标MAC地址设置为多播地址:01-00-5E-XX-XX-XX。
此处简单补充一下单播包、广播包与多播包的相关知识:
单播包:顾名思义,就是一对一通信,发送的目标主机IP地址是唯一的,就像是人们之间的对话一样,一个人对另外一个人说话。
多播包:“多播”可以理解为一个人向多个人(但不是在场的所有人)说话,比如在一个大餐厅中,一个人说话只能让一桌人知道,而其他桌上的人并不知道说了什么。同理的,主机发送的多播包只能让某些满足条件的目标主机接收到。
广播包:而广播就是类似于用大喇叭进行广播通知,在场的所有人都能知道。广播包是让所有处于同一子网的主机都能接收到数据包。
(3):如果是单播目标地IP地址,首先判断目标IP地址是否与主机处于同一子网上,如果不是,则修改IP地址,IP地址为网关的IP地址,目的是为了让网关进行转发。
(4):判断一下网关地址是否有效,如果有效,则发送到默认网关,让网关进行转发,没有默认网关可用则返回错误代码。
(5):遍历ARP缓存表,如果找到目标IP地址对应的表项,调用etharp_output_to_arp_index()函数直接发送,该函数源码具体见代码清单 10 12。
(6):如果没有找到与目标IP地址对应的ARP表项,需要调用etharp_query()函数进行发送,这个函数在稍后讲解,具体见10.11.3 小节。
(7):对于多播、广播数据包,直接能得到对应的MAC地址,可以进行发送。
- 说明
- 第1章:网络协议简介
- 1.1:常用网络协议
- 1.2:网络协议的分层模型
- 1.3:协议层报文间的封装与拆封
- 第2章:LwIP简介
- 2.1:LwIP的优缺点
- 2.2:LwIP的文件说明
- 2.2.1:如何获取LwIP源码文件
- 2.2.2:LwIP文件说明
- 2.3:查看LwIP的说明文档
- 2.4:使用vscode查看源码
- 2.4.1:查看文件中的符号列表(函数列表)
- 2.4.2:函数定义跳转
- 2.5:LwIP源码里的example
- 2.6:LwIP的三种编程接口
- 2.6.1:RAW/Callback API
- 2.6.2:NETCONN API
- 2.6.3:SOCKET API
- 第3章:开发平台介绍
- 3.1:以太网简介
- 3.1.1:PHY层
- 3.1.2:MAC子层
- 3.2:STM32的ETH外设
- 3.3:MII 和 RMII 接口
- 3.4:PHY:LAN8720A
- 3.5:硬件设计
- 3.6:软件设计
- 3.6.1:获取STM32的裸机工程模板
- 3.6.2:添加bsp_eth.c与bsp_eth.h
- 3.6.3:修改stm32f4xx_hal_conf.h文件
- 第4章:LwIP的网络接口管理
- 4.1:netif结构体
- 4.2:netif使用
- 4.3:与netif相关的底层函数
- 4.4:ethernetif.c文件内容
- 4.4.1:ethernetif数据结构
- 4.4.2:ethernetif_init()
- 4.4.3:low_level_init()
- 第5章:LwIP的内存管理
- 5.1:几种内存分配策略
- 5.1.1:固定大小的内存块
- 5.1.2:可变长度分配
- 5.2:动态内存池(POOL)
- 5.2.1:内存池的预处理
- 5.2.2:内存池的初始化
- 5.2.3:内存分配
- 5.2.4:内存释放
- 5.3:动态内存堆
- 5.3.1:内存堆的组织结构
- 5.3.2:内存堆初始化
- 5.3.3:内存分配
- 5.3.4:内存释放
- 5.4:使用C库的malloc和free来管理内存
- 5.5:LwIP中的配置
- 第6章:网络数据包
- 6.1:TCP/IP协议的分层思想
- 6.2:LwIP的线程模型
- 6.3:pbuf结构体说明
- 6.4:pbuf的类型
- 6.4.1:PBUF_RAM类型的pbuf
- 6.4.2:PBUF_POOL类型的pbuf
- 6.4.3:PBUF_ROM和PBUF_REF类型pbuf
- 6.5:pbuf_alloc()
- 6.6:pbuf_free()
- 6.7:其它pbuf操作函数
- 6.7.1:pbuf_realloc()
- 6.7.2:pbuf_header()
- 6.7.3:pbuf_take()
- 6.8:网卡中使用的pbuf
- 6.8.1:low_level_output()
- 6.8.2:low_level_input()
- 6.8.3:ethernetif_input()
- 第7章:无操作系统移植LwIP
- 7.1:将LwIP添加到裸机工程
- 7.2:移植头文件
- 7.3:移植网卡驱动
- 7.4:LwIP时基
- 7.5:协议栈初始化
- 7.6:获取数据包
- 7.6.1:查询方式
- 7.6.2:ping命令详解
- 7.6.3:中断方式
- 第8章:有操作系统移植LwIP
- 8.1:LwIP中添加操作系统
- 8.1.1:拷贝FreeRTOS源码到工程文件夹
- 8.1.2:添加FreeRTOS源码到工程组文件夹
- 8.1.3:指定FreeRTOS头文件的路径
- 8.1.4:修改stm32f10x_it.c
- 8.2:lwipopts.h文件需要加入的配置
- 8.3:sys_arch.c/h文件的编写
- 8.4:网卡底层的编写
- 8.5:协议栈初始化
- 8.6:移植后使用ping测试基本响应
- 第9章:LwIP一探究竟
- 9.1:网卡接收数据的流程
- 9.2:内核超时处理
- 9.2.1:sys_timeo结构体与超时链表
- 9.2.2:注册超时事件
- 9.2.3:超时检查
- 9.3:tcpip_thread线程
- 9.4:LwIP中的消息
- 9.4.1:消息结构
- 9.4.2:数据包消息
- 9.4.3:API消息
- 9.5:揭开LwIP神秘的面纱
- 第10章:ARP协议
- 10.1:链路层概述
- 10.2:MAC地址的基本概念
- 10.3:初识ARP
- 10.4:以太网帧结构
- 10.5:IP地址映射为物理地址
- 10.6:ARP缓存表
- 10.7:ARP缓存表的超时处理
- 10.8:ARP报文
- 10.9:发送ARP请求包
- 10.10:数据包接收流程
- 10.10.1:以太网之数据包接收
- 10.10.2:ARP数据包处理
- 10.10.3:更新ARP缓存表
- 10.11:数据包发送流程
- 10.11.1:etharp_output()函数
- 10.11.2:etharp_output_to_arp_index()函数
- 10.11.3:etharp_query()函数
- 第11章:IP协议
- 11.1:IP地址.md
- 11.1.1:概述
- 11.1.2:IP地址编址
- 11.1.3:特殊IP地址