51單片機(jī)的ARP協(xié)議實現(xiàn)原理詳細(xì)資料說明

　　ARP是Address Resolution Protocol的縮寫。中文譯做“地址解析協(xié)議”，本質(zhì)是完成網(wǎng)絡(luò)地址到物理地址的映射。從概念上講就是找到一個映射方法f，使得“物理地址 = f（網(wǎng)絡(luò)地址）”。物理地址有兩種基本類型：以太網(wǎng)類型和proNET令牌環(huán)網(wǎng)類型，網(wǎng)絡(luò)地址特指IP地址，對映射方法的要求就是高效。具體到以太網(wǎng)，它使用的是動態(tài)綁定轉(zhuǎn)換的方法。為什么不直接使用同一種地址，而要這么麻煩呢？因為TCP/IP網(wǎng)絡(luò)就是為將不同種類計算機(jī)互聯(lián)而發(fā)明的，它的體系結(jié)構(gòu)是分層的，層和層之間相互獨立，改變物理層的實現(xiàn)不會影響到網(wǎng)絡(luò)層。 32位IP地址到以太網(wǎng)48位物理地址的映射，采用動態(tài)綁定轉(zhuǎn)換的方法會遇到許多細(xì)節(jié)問題，例如：減少廣播，ARP包丟失，物理地址變更（更換網(wǎng)卡）、移動（移動設(shè)備到另一子網(wǎng)）、消失（關(guān)機(jī)）等。一般是設(shè)置ARP高速緩存，通過學(xué)習(xí)、老化、更新、溢出算法處理ARP映射表來解決這些問題。其中，學(xué)習(xí)指ARP收到任何指向本節(jié)點IP地址的ARP/IP包，從中提取出地址對，而ARP緩存中無對應(yīng)項時，由ARP接收部分添加；老化指為每項設(shè)置壽命域，以便代謝掉陳舊的地址映射項；更新指ARP提取到新的地址對時，用其更新緩存里已有的對應(yīng)項；溢出算法指當(dāng)緩存滿時，采取何種方法替換舊有的地址對兒。

　　我找到了幾個TCP/IP源代碼，對比他們的實現(xiàn)，深感差別巨大，靈活多變。有的代碼未實現(xiàn)ARP緩存，只用幾個全局變量記錄源目的IP地址和源目的MAC地址，每次通信前直接操作全局變量，這在使用51單片機(jī)，進(jìn)行點對點通信時不失為一個有效的方案；而有的代碼龐大復(fù)雜，細(xì)節(jié)處理精益求精。比如實現(xiàn)了ARP高速緩存、支持多址節(jié)點、支持網(wǎng)管查看/動態(tài)改變ARP相關(guān)參數(shù)、重發(fā)處理、支持IPv6等。我的看法是：ARP的本質(zhì)是地址轉(zhuǎn)換，只要抓住這個靈魂，設(shè)計的大方向就把握住了。具體實現(xiàn)過程各具特色，因人而異，沒有統(tǒng)一要求，有些功能可以不實現(xiàn)，有些優(yōu)點不能兼得，而唯一不變的只有思想。我參考了幾種已有的IP協(xié)議棧并結(jié)合51單片機(jī)的特點，實現(xiàn)了自己的基于uCOS51的TCP/IP協(xié)議棧方案。它只是一種具體的實現(xiàn)范例，不同的人有不同的設(shè)計方法。我保證自己的方案可以正常使用并具有較好的完備性。