Linux内核-arp协议

从ip_finish_output2到dev_queue_xmit路径：

http://www.bluestep.cc/linux%e5%91%bd%e4%bb%a4arping-%e7%bd%91%e7%bb%9c%e7%ae%a1%e7%90%86-%e9%80%9a%e8%bf%87%e5%8f%91%e9%80%81arp%e5%8d%8f%e8%ae%ae%e6%8a%a5%e6%96%87%e6%b5%8b%e8%af%95%e7%bd%91%e7%bb%9c/

arp协议：

(1).硬件类型：

硬件地址类型，该字段值一般为ARPHRD_ETHER，表示以太网。

(2).协议类型：

表示三层地址使用的协议，该字段值一般为ETH_P_IP，表示IP协议

(3)硬件地址长度，以太网MAC地址就是6；

(4)协议地址长度，IP地址就是4；

(5) *** 作码

常见的有四种，arp请求，arp相应，rarp请求，rarp相应。

(6)发送方硬件地址与IP地址，(7)目标硬件地址与目标IP地址。

arp头数据结构：

arp模块的初始化函数为arp_init()，这个函数在ipv4协议栈的初始化函数inet_init()中被调用。

1.初始化arp表arp_tbl

2.注册arp协议类型；

3.建立arp相关proc文件，/proc/net/arp；

4.注册通知事件

一个neigh_table对应一种邻居协议，IPv4就是arp协议。用来存储于邻居协议相关的参数、功能函数、邻居项散列表等。

一个neighbour对应一个邻居项，就是一个arp条目

邻居项函数指针表，实现三层和二层的dev_queue_xmit()之间的跳转。

用来存储统计信息，一个结构实例对应一个网络设备上的一种邻居协议。

注册arp报文类型 ：dev_add_pack(&arp_packet_type)

就是把arp_packet_type添加到ptype_base哈希表中。

注册新通知事件的时候，在已经注册和UP的设备上，会调用一次这个通知事件。

设备事件类型：

创建一个邻居项，并将其添加到散列表上，返回指向该邻居项的指针。

tbl:待创建的邻居项所属的邻居表，即arp_tbl；

pkey：三层协议地址(IP地址)

dev：输出设备

want_ref：？？

创建邻居项

1.设置邻居项的类型

2.设置邻居项的ops指针

3.设置邻居项的output函数指针

调用dst_link_failure()函数向三层报告错误，当邻居项缓存中还有未发送的报文，而该邻居却无法访问时被调用。不懂。

用来发送arp请求，在邻居项状态定时器处理函数中被调用。

neigh：arp请求的目的邻居项

skb：缓存在该邻居项中的待发送报文，用来获取该skb的源ip地址。

将得到的硬件源、目的地址，IP源、目的地址等作为参数，调用arp_send()函数创建一个arp报文并将其输出。

创建及发送arp报文

创建arp报文，填充字段。

发送arp报文

用来从二层接收并处理一个arp报文。这个函数中就是做了一些参数检查，然后调用arp_process()函数。

neigh_event_ns

neigh_update

这个函数的作用就是更新邻居项硬件地址和状态。分支比较多。

neigh_update_notify

代理arp（proxy arp），通常像路由器这样的设备才使用，用来代替处于另一个网段的主机回答本网段主机的arp请求。

感觉代码ARP好像没啥用呀。

网络主机发包的一般过程：

1.当目的IP和自己在同一网段时，直接arp请求该目的IP的MAC。

2.当目的IP和自己不再同一网段时，arp请求默认网关的MAC。

https://www.cnblogs.com/taitai139/p/12336554.html

https://www.cnblogs.com/Widesky/p/10489514.html

当主机没有默认网关的时候，arp请求别的网段的报文，到达路由器后，本来路由器是要隔离广播的，把这个arp请求报文给丢弃，这样就没法通信了。当路由器开启arp proxy后，路由器发现请求的目的IP在其他网段，就自己给主机回复一个arp响应报文，这样源主机就把路由器的MAC当成目的IP主机对应的MAC，可以通信了。这样可能会造成主机arp表中，多个IP地址都对应于路由器的同一个MAC地址。

可以使用arping命令发送指定IP的arp请求报文。

写完了发现这个老妹写的arp代理文章蛮好的，不过她好像是转载的。

arp_ignore和arp_announce参数都和ARP协议相关，主要用于控制系统返回arp响应和发送arp请求时的动作。这两个参数很重要，特别是在LVS的DR场景下，它们的配置直接影响到DR转发是否正常。

首先看一下Linux内核文档中对于它们的描述：

arp_ignore - INTEGER

Define different modes for sending replies in response to

received ARP requests that resolve local target IP addresses:

0 - (default): reply for any local target IP address, configured

on any interface

1 - reply only if the target IP address is local address

configured on the incoming interface

2 - reply only if the target IP address is local address

configured on the incoming interface and both with the

sender's IP address are part from same subnet on this interface

3 - do not reply for local addresses configured with scope host,

only resolutions for global and link addresses are replied

4-7 - reserved

8 - do not reply for all local addresses

The max value from conf/{all,interface}/arp_ignore is used

when ARP request is received on the {interface}

arp_ignore参数的作用是控制系统在收到外部的arp请求时，是否要返回arp响应。

arp_ignore参数常用的取值主要有0，1，2，3~8较少用到：

0：响应任意网卡上接收到的对本机IP地址的arp请求（包括环回网卡上的地址），而不管该目的IP是否在接收网卡上。

1：只响应目的IP地址为接收网卡上的本地地址的arp请求。

2：只响应目的IP地址为接收网卡上的本地地址的arp请求，并且arp请求的源IP必须和接收网卡同网段。

3：如果ARP请求数据包所请求的IP地址对应的本地地址其作用域（scope）为主机（host），则不回应ARP响应数据包，如果作用域为全局（global）或链路（link），则回应ARP响应数据包。

4~7：保留未使用

8：不回应所有的arp请求

sysctl.conf中包含all和eth/lo（具体网卡）的arp_ignore参数，取其中较大的值生效。

arp_announce - INTEGER

Define different restriction levels for announcing the local

source IP address from IP packets in ARP requests sent on

interface:

0 - (default) Use any local address, configured on any interface

1 - Try to avoid local addresses that are not in the target's

subnet for this interface. This mode is useful when target

hosts reachable via this interface require the source IP

address in ARP requests to be part of their logical network

configured on the receiving interface. When we generate the

request we will check all our subnets that include the

target IP and will preserve the source address if it is from

such subnet. If there is no such subnet we select source

address according to the rules for level 2.

2 - Always use the best local address for this target.

In this mode we ignore the source address in the IP packet

and try to select local address that we prefer for talks with

the target host. Such local address is selected by looking

for primary IP addresses on all our subnets on the outgoing

interface that include the target IP address. If no suitable

local address is found we select the first local address

we have on the outgoing interface or on all other interfaces,

with the hope we will receive reply for our request and

even sometimes no matter the source IP address we announce.

The max value from conf/{all,interface}/arp_announce is used.

arp_announce的作用是控制系统在对外发送arp请求时，如何选择arp请求数据包的源IP地址。（比如系统准备通过网卡发送一个数据包a，这时数据包a的源IP和目的IP一般都是知道的，而根据目的IP查询路由表，发送网卡也是确定的，故源MAC地址也是知道的，这时就差确定目的MAC地址了。而想要获取目的IP对应的目的MAC地址，就需要发送arp请求。arp请求的目的IP自然就是想要获取其MAC地址的IP，而arp请求的源IP是什么呢？ 可能第一反应会以为肯定是数据包a的源IP地址，但是这个也不是一定的，arp请求的源IP是可以选择的，控制这个地址如何选择就是arp_announce的作用）

arp_announce参数常用的取值有0，1，2。

0：允许使用任意网卡上的IP地址作为arp请求的源IP，通常就是使用数据包a的源IP。

1：尽量避免使用不属于该发送网卡子网的本地地址作为发送arp请求的源IP地址。

2：忽略IP数据包的源IP地址，选择该发送网卡上最合适的本地地址作为arp请求的源IP地址。

sysctl.conf中包含all和eth/lo（具体网卡）的arp_ignore参数，取其中较大的值生效。

（1）当arp_ignore参数配置为0时，eth1网卡上收到目的IP为环回网卡IP的arp请求，但是eth1也会返回arp响应，把自己的mac地址告诉对端。

（2）当arp_ignore参数配置为1时，eth1网卡上收到目的IP为环回网卡IP的arp请求，发现请求的IP不是自己网卡上的IP，不会回arp响应。

（3）当arp_announce参数配置为0时，系统要发送的IP包源地址为eth1的地址，IP包目的地址根据路由表查询判断需要从eth2网卡发出，这时会先从eth2网卡发起一个arp请求，用于获取目的IP地址的MAC地址。该arp请求的源MAC自然是eth2网卡的MAC地址，但是源IP地址会选择eth1网卡的地址。

（4）当arp_announce参数配置为2时，eth2网卡发起arp请求时，源IP地址会选择eth2网卡自身的IP地址。

因为DR模式下，每个真实服务器节点都要在环回网卡上绑定虚拟服务IP。这时候，如果客户端对于虚拟服务IP的arp请求广播到了各个真实服务器节点，如果arp_ignore参数配置为0，则各个真实服务器节点都会响应该arp请求，此时客户端就无法正确获取LVS节点上正确的虚拟服务IP所在网卡的MAC地址。假如某个真实服务器节点A的网卡eth1响应了该arp请求，客户端把A节点的eth1网卡的MAC地址误认为是LVS节点的虚拟服务IP所在网卡的MAC，从而将业务请求消息直接发到了A节点的eth1网卡。这时候虽然因为A节点在环回网卡上也绑定了虚拟服务IP，所以A节点也能正常处理请求，业务暂时不会受到影响。但时此时由于客户端请求没有发到LVS的虚拟服务IP上，所以LVS的负载均衡能力没有生效。造成的后果就是，A节点一直在单节点运行，业务量过大时可能会出现性能瓶颈。

所以DR模式下要求arp_ignore参数要求配置为1。

每个机器或者交换机中都有一张arp表，该表用于存储对端通信节点IP地址和MAC地址的对应关系。当收到一个未知IP地址的arp请求，就会再本机的arp表中新增对端的IP和MAC记录；当收到一个已知IP地址（arp表中已有记录的地址）的arp请求，则会根据arp请求中的源MAC刷新自己的arp表。

如果arp_announce参数配置为0，则网卡在发送arp请求时，可能选择的源IP地址并不是该网卡自身的IP地址，这时候收到该arp请求的其他节点或者交换机上的arp表中记录的该网卡IP和MAC的对应关系就不正确，可能会引发一些未知的网络问题，存在安全隐患。

所以DR模式下要求arp_announce参数要求配置为2。

arp_ignore和arp_announce参数分别有all,default,lo,eth1,eth2...等对应不同网卡的具体参数。当all和具体网卡的参数值不一致时，取较大值生效。

一般只需修改all和某个具体网卡的参数即可（取决于你需要修改哪个网卡）。下面以修改lo网卡为例：

net.ipv4.conf.all.arp_ignore=1

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore=1

net.ipv4.conf.all.arp_announce=2

net.ipv4.conf.lo.arp_announce=2

sysctl -w net.ipv4.conf.all.arp_ignore=1

sysctl -w net.ipv4.conf.lo.arp_ignore=1

sysctl -w net.ipv4.conf.all.arp_announce=2

sysctl -w net.ipv4.conf.lo.arp_announce=2

echo "1">/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

echo "1">/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

echo "2">/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

echo "2">/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

1、系统初始arp环境\x0d\x0a[root@esx ~]# arp -n\x0d\x0aAddress HWtype HWaddress Flags Mask Iface\x0d\x0a192.168.1.175 ether 00:24:1D:97:B6:7F C vswif0\x0d\x0a192.168.1.120 ether 00:1F:C6:3A:DC:81 C vswif0\x0d\x0a192.168.1.51(incomplete) vswif0\x0d\x0a\x0d\x0a2、执行清除所有arp 缓存命令\x0d\x0a[root@esx ~]# arp -n|awk '/^[1-9]/{print "arp -d " $1}'|sh -x\x0d\x0a+ arp -d 192.168.1.175\x0d\x0a+ arp -d 192.168.1.120\x0d\x0a+ arp -d 192.168.1.51\x0d\x0a\x0d\x0a3、执行命令后，本机arp缓存信息\x0d\x0a[root@esx ~]# arp -n\x0d\x0aAddress HWtype HWaddress Flags MaskIface\x0d\x0a192.168.1.175 (incomplete)vswif0\x0d\x0a192.168.1.120 (incomplete)vswif0\x0d\x0a192.168.1.51 (incomplete) vswif0

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