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。
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.
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。
- struct arp_entry {
- u16_t ipaddr[2]; // 保存的是IP地址
- struct uip_eth_addr ethaddr; // 保存的是mac地址
- u8_t time; // 缓存更新时间
- };
* 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.
- void uip_arp_out(void)
- {
- struct arp_entry *tabptr=0;
- // 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.
- // 如果ARP表中找不到,则将原来的IP包替换成一个ARP请求.
- // 首先检查目标是不是广播
- if(uip_ipaddr_cmp(IPBUF->destipaddr, broadcast_ipaddr))
- {
- memcpy(IPBUF->ethhdr.dest.addr, broadcast_ethaddr.addr, 6);
- }
- else
- {
- /* 检查目标地址是否在局域网内 */
- if(!uip_ipaddr_maskcmp(IPBUF->destipaddr, uip_hostaddr, uip_netmask))
- {
- /* 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 */
- uip_ipaddr_copy(ipaddr, uip_draddr);
- }
- else
- {
- /* 否则,使用目标IP地址 */
- uip_ipaddr_copy(ipaddr, IPBUF->destipaddr);
- }
- //这里遍历表,对比目的IP与ARP缓存表中的IP.
- for(i = 0; i < UIP_ARPTAB_SIZE; ++i)
- {
- tabptr = &arp_table[i];
- if(uip_ipaddr_cmp(ipaddr, tabptr->ipaddr))
- {
- break;
- }
- }
- if(i == UIP_ARPTAB_SIZE)
- {
- /* 如果遍历到头没找到,将原IP包替换为ARP请求并返回 */
- memset(BUF->ethhdr.dest.addr, 0xff, 6); // 以太网目的地址
- memset(BUF->dhwaddr.addr, 0x00, 6); // 目的以太网地址
- memcpy(BUF->ethhdr.src.addr, uip_ethaddr.addr, 6); //
- memcpy(BUF->shwaddr.addr, uip_ethaddr.addr, 6); // 源以太网地址
-
- uip_ipaddr_copy(BUF->dipaddr, ipaddr); // 目的IP地址
- uip_ipaddr_copy(BUF->sipaddr, uip_hostaddr); // 源IP地址
- BUF->opcode = HTONS(ARP_REQUEST); // ARP 请求
- BUF->hwtype = HTONS(ARP_HWTYPE_ETH); // 硬件类型 值为1
- BUF->protocol = HTONS(UIP_ETHTYPE_IP); // 协议类型 值为0x8000表示IP地址
- BUF->hwlen = 6;
- BUF->protolen = 4;
- BUF->ethhdr.type = HTONS(UIP_ETHTYPE_ARP);
-
- uip_appdata = &uip_buf[UIP_TCPIP_HLEN + UIP_LLH_LEN];
- uip_len = sizeof(struct arp_hdr);
- return;
- }
-
- // 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
- memcpy(IPBUF->ethhdr.dest.addr, tabptr->ethaddr.addr, 6);
- }
- memcpy(IPBUF->ethhdr.src.addr, uip_ethaddr.addr, 6);
- IPBUF->ethhdr.type = HTONS(UIP_ETHTYPE_IP);
- uip_len += sizeof(struct uip_eth_hdr);
- }
- 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:
- else if(BUF->type == htons(UIP_ETHTYPE_ARP))
- {
- uip_arp_arpin(); // 处理ARP应答
- /* If the above function invocation resulted in data that
- should be sent out on the network, the global variable
- uip_len is set to a value > 0. */
- // 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
- if(uip_len > 0)
- {
- network_device_send(); // 回应ARP包
- }
- }
-
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:
- void uip_arp_arpin(void)
- {
- if(uip_len < sizeof(struct arp_hdr))
- {
- uip_len = 0;
- return;
- }
- uip_len = 0;
-
- switch(BUF->opcode) // 操作码
- {
- case HTONS(ARP_REQUEST):
- // 如果是一个ARP请求,则发送应答
- if(uip_ipaddr_cmp(BUF->dipaddr, uip_hostaddr))
- {
- // 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
- // 可能要跟它要有更多的交流
- uip_arp_update(BUF->sipaddr, &BUF->shwaddr);
-
- // 回应的操作码是 2.
- BUF->opcode = HTONS(2);
- // 将收到的ARP包的发送端以太网地址,变为目的以太网地址
- memcpy(BUF->dhwaddr.addr, BUF->shwaddr.addr, 6);
- // 将自己的以太网地址,赋值给ARP包的发送端以太网地址
- memcpy(BUF->shwaddr.addr, uip_ethaddr.addr, 6);
- // 对应以太网源地址
- memcpy(BUF->ethhdr.src.addr, uip_ethaddr.addr, 6);
- // 对应以太网目的地址
- memcpy(BUF->ethhdr.dest.addr, BUF->dhwaddr.addr, 6);
-
- BUF->dipaddr[0] = BUF->sipaddr[0];
- BUF->dipaddr[1] = BUF->sipaddr[1];
- BUF->sipaddr[0] = uip_hostaddr[0];
- BUF->sipaddr[1] = uip_hostaddr[1];
-
- BUF->ethhdr.type = HTONS(UIP_ETHTYPE_ARP);
- uip_len = sizeof(struct arp_hdr);
- }
- break;
- // 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
- // 并更新ARP缓存表
- case HTONS(ARP_REPLY):
- if(uip_ipaddr_cmp(BUF->dipaddr, uip_hostaddr))
- {
- uip_arp_update(BUF->sipaddr, &BUF->shwaddr);
- }
- break;
- }
-
- return;
- }
// 每10秒运行一次具体的代码:
if(timer_expired(&arp_timer))
{
timer_reset(&arp_timer);
uip_arp_timer();
}
- void uip_arp_timer(void)
- {
- struct arp_entry *tabptr;
- ++arptime; // 这个是个全局变量,结合uip_arp_update来更新缓存表
- for(i = 0; i < UIP_ARPTAB_SIZE; ++i)
- {
- tabptr = &arp_table[i];
- // 把超过20分钟都没有更新的项扔掉
- if((tabptr->ipaddr[0] | tabptr->ipaddr[1]) != 0 &&
- arptime - tabptr->time >= UIP_ARP_MAXAGE)
- {
- memset(tabptr->ipaddr, 0, 4);
- }
- }
- }