lwIP 细节之四：ARP 相关知识

Posted 2022-12-15 研究是为了理解

1. ARP 表项的最大存活时间与宏 ARP_MAXAGE 相关，默认为 240 x 5000ms = 20 分钟。
2. 当 ARP 表项还有最后一分钟（由宏 ARP_AGE_REREQUEST_USED 控制）存活时间时，lwIP 重发 ARP 请求。
3. 发出 ARP 请求后，最多等待 5 x ARP_TMR_INTERVAL 秒，默认为 5 x 2 = 10 秒。
4. 默认情况下，会尽可能创建一个新条目，这意味着可能删除一个活动中的 ARP 表项。由宏 ETHARP_FLAG_TRY_HARD 控制。
5. ARP 表项最多不能大于 127 （这是 s8_t 类型决定的）。
6. 只有单播 IP 才会写入 ARP 表项，IPADDR_ANY （0.0.0.0）、IPADDR_BROADCAST （255.255.255.255）、多播 IP 均不会写入 ARP 表。
7. ARP 在查找表项前，会先看一下上次使用的表项能否命中当前请求，如果命中，则不会再查找表项。

应用

IP 广播设备出现 ARP 风暴。
局域网中有几十台 IP 广播系统，此外还有若干人员定位系统、安全监控系统。现场反馈，只要 IP 广播系统的主机断网（拔网线或者禁用网卡），局域网中的设备有很大概率全部会断网，疑似交换机瘫痪。
交换机厂家去了现场捕获到了数据，发现 IP 广播大量发送 ARP 请求数据包，造成了交换机瘫痪。
在查找 IP 广播为什么会大量发送 ARP 请求数据包的过程中，发现了一个异常点：
IP 广播在连着上位机时，应该每隔 19 分钟向上位机发送一次 ARP 请求，但是抓包数据表明，这个时间缩短到了十几秒。
这是很反常的。
同时进行的测试发现，当局域网中的 ARP 数据包越多， 这个时间越小，可以小到毫秒级。局域网中几十台 IP 广播相互影响，组成了一个正反馈，形成 ARP 风暴。
正是因为发现了 ARP 请求时间异常这个现象，才最终找到了 BUG 所在。