深入理解iputils网络工具-第5篇 arping：地址解析程序

5.1       引言

    ARP协议是“Address Resolution Protocol”（地址解析协议）的缩写。在同一以太网中，通过地址解析协议，源主机可以通过目的主机的IP地址获得目的主机的MAC地址。arping程序就是完成上述过程的程序。

    ARP协议可以参看RFC 826。

5.2       arping程序的使用

    敲入命令：

lixi@lixi-desktop:~/temp/iputils/iputils-s20071127$ arping 210.45.74.29 -c 1 -DARPING 210.45.74.29 from 0.0.0.0 eth0Unicast reply from 210.45.74.29 [00:40:D0:59:CD:D3]  0.684msSent 1 probes (1 broadcast(s))Received 1 response(s)

    在本地主机的局域网内有一台IP地址为210.45.74.29的主机，所以会接到一个回复。

lixi@lixi-desktop:~$ arping 210.45.74.28 -c 1 -DARPING 210.45.74.28 from 0.0.0.0 eth0Sent 1 probes (1 broadcast(s))Received 0 response(s)

    向一个不存在的IP发送报文不会接受到回复。

root@lixi-desktop:~# arping 210.45.74.25 –Uroot@lixi-desktop:~# tcpdump arp -n | grep 210.45.74.25

    得到输出结果如下：

11:03:13.848653 arp who-has 210.45.74.25 (ff:ff:ff:ff:ff:ff) tell 210.45.74.25

    这里就是一个免费ARP的例子。

    -A

        与-U选项类似，但是发送的是ARP 回复报文，而不是ARP请求报文。

    -b

        只发送MAC级别的广播。一般的arping开始时发送广播，在接受到回复后开始发送单播。

    -c <count>

        在发送count个ARP请求后就退出。在和deadline选项一起使用时，arping程序一直等到收到count个ARP回复报文或者时间消耗完毕时才退出。

   -D    

        重复地址检测模式（DAD，Duplicate  address detection  mode）。参见RFC2131，4.4.1。如果DAD成功，则返回0，即不会接受到没有任何回复。

    -f

        在接受到第一个确定目标主机存在的回复之后，就结束程序，否则一直发送ARP请求。

    -I <interface>

        设置网络设备的名字，这个名字就是发送ARP请求报文的设备名字。

    -h   

        打印帮助信息，然后退出。

    -q

        静默输出，不打印探测结果。

    -s <source>

        在ARP报文中使用的IP源地址。如果这个选项没有设置，则源地址设置方法为：

        1. DAD模式下（-D选项），设置为0.0.0.0。

        2. 在主动ARP模式（-U或者-A选项），设置为目的地址。

        3. 其他情况下，通过路由表得到。

    -U

        为了更新以太网邻居的ARP快速缓存而主动进行的ARP。也就是免费ARP（gratuitous ARP）。

    -V

        打印出版本信息，然后退出。

    -w deadline

        设定时间期限为<deadline>秒，不管已经发送和接到了多少包，只要达到时间期限就结束ping的过程。在这种情况下，这样arping程序只有在接受到cout个回复或者deadline的时间消耗完后才退出；而不是像只有-c选项的情况，在发送count个ARP请求的就退出。

5.3       arping程序的流程图

    arping程序的流程图如下所示：

5.4       ARP报文的分组格式

    ARP报文的分组格式如下图所示：

5.5       arping程序的全局变量的分析

    int quit_on_reply=0;

        标识是否在接受到一个回复之后，就马上退出程序。

        可以在-f选项和-D选项中设定为非0值（同时有-f、-D选项或者有多个同种选项）。     

    char *device="eth0";

        源主机的网络设备号。

        可以通过-I参数设置。

        默认为eth0。

    (setsockopt(probe_fd, SOL_SOCKET,SO_BINDTODEVICE, device, strlen(device)+1)。

        不过好像只有超级用户这个才能执行。

    int ifindex;

        Interface number。

    char *source;

        存储-s设置的源地址。

        地址的形式可以是IPv4的标准数字和点组成的形式，如210.45.74.25；也可以是主机名字的形式，如www.ustc.edu.cn。

    struct in_addr src；

        存储源IP地址，即对ARP的回复报文所要发往的主机的IP地址，有可能是广播地址。

        可以通过-s选项设置。如果这个选项没有设置，则源地址设置方法为：

        1. DAD模式下（-D选项），设置为0.0.0.0。

        2. 在主动ARP模式（-U或者-A选项），设置为目的地址。

        3. 其他情况下，通过路由表得到。

    struct in_addr dst;

        存储目的IP地址，即ARP报文所要发往的主机的IP地址。

    char *target;

        存储用户设置的目的地址，地址的形式必须是IPv4的标准数字和点组成的形式。

    int dad;

        标识是不是DAD模式。

        如果是DAD模式，则原源主机地址一直没有设置，那么就意味着源地址为0.0.0.0。这样当目的主机接到之后，就会向0.0.0.0发送回复，就相当于广播给以太网中所有的主机。因为进行D重复地址检测模式的原因很可能是由于源主机的IP地址没有设置，从而想设置自身的IP地址。在IP地址没有设置的时候，主机只能接受到地址为0.0.0.0的广播信号。

        可以通过-D参数设置。

    int unsolicited;

        标识是不是发送免费ARP。

        在-A选项和-U选项中设置unsolicited为1。

    int advert;

        标识在免费ARP模式下发送的是ARP回复报文，而不是ARP请求报文。

        在-A选项中设置advert为1。

    int quiet;

        标识是否静默输出。

        可以通过-q选项设置。

    int count=-1;

        发送ARP的个数。

        可以通过-c选项设置，如果不设置，默认值为-1，即没有个数限制（回绕成0基本不可能）。

    int timeout;

        程序运行的时间限制。

        通过-w选项设置。

    int unicasting;

        标识是不是应该发送单播报文。

        在程序接受到一个ARP的回复之后，已经能够知道回复者的IP地址了，这时候就可以不广播，而设置传播地址。因此，在接受到ARP回复之后，如果broadcast_only没有被设置，unicasting就应该设置为1，以让下次进行单播。

    int s;

        ARP报文的套接字。

    int broadcast_only;

        标识是不是一直发送广播报文，而不在接受到一个回复以后就改成单播报文。

        通过-b选项可以设置broadcast_only为1。 

    struct sockaddr_ll me;

        存储本地主机的信息，包括本地主机的以太网地址、硬件地址的类型、硬件地址长度和协议地址长度等信息

    struct sockaddr_ll he;

        存储本地主机的信息。

    struct timeval start;

        程序发送第一个报文的系统时间。

        记录这个时间，可以用来判断程序是否超出时间限制。如果当前的系统时间减去start超过用户设置的时间限制有500毫秒，则程序退出。

    struct timeval last;

        程序发送上一个报文的系统时间。

        记录这个时间，可以用来判断是否应当发出下一个ARP请求。如果当前系统时间减去last超过500毫秒，则发出下一个ARP请求。

    int sent;

        程序发送的ARP报文数量。

        每次在发送ARP报文之后递加。

    int brd_sent;

        程序广播的ARP报文数量。

        每次在发送ARP报文之后，如果ARP报文是广播报文，则递加。

    int received;

        程序接受的ARP报文数量。

        每次在接受到正确的ARP报文之后，递加。

    int brd_recv;

        程序接受的ARP广播报文数量。

        每次在接受到正确的ARP报文之后，如果报文不是单播报文则递加。

    int req_recv;

        程序接受到ARP请求报文数量。

        每次在接受到正确的ARP报文之后，如果报文是ARP请求报文则递加。

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