C语言操作ARP缓存：获取、添加与删除

"本文介绍了如何使用C语言操作ARP缓存，包括获取、添加和删除ARP缓存中的记录，主要涉及socket编程、ioctl函数以及ARP协议的理解。文章提供了在Ubuntu 20.4上成功编译运行的源代码示例，适用于具有基础socket编程和ioctl知识的网络编程初学者。" 在计算机网络中，ARP（Address Resolution Protocol）缓存是一个关键组件，它存储了局域网内IP地址与MAC地址的对应关系，确保数据能够在不同网络层次间正确传输。当需要发送数据到目标IP地址时，数据链路层需要目标计算机的MAC地址，这时会查询ARP缓存来获取。 在Linux系统中，ARP缓存由内核管理，用户空间的程序不能直接操作它。然而，通过ioctl函数，用户程序可以与内核交互，实现对ARP缓存的操作。以下是利用ioctl操作ARP缓存的三个主要方法： 1. SIOCDARP：此命令用于从ARP缓存中删除指定IP地址对应的记录。 2. SIOCGARP：用于获取ARP缓存中特定IP地址对应的MAC地址记录。 3. SIOCSARP：允许添加新的IP-MAC映射到ARP缓存，同时可以设置记录类型为动态或静态。 除了ioctl方法，还可以通过读取/proc/net/arp文件来查看ARP缓存的当前状态，这是一个内核中的ARP缓存的文本映射。 ARP缓存记录分为动态和静态两种类型。动态记录有一定的生存期，过期后会被自动清除。静态记录则保持永久有效，通常通过ioctl设置的记录可以通过调整arp_flags参数来设定为静态或动态。 当我们执行ping命令向特定IP地址发送ICMP请求时，响应的ARP应答会将相应的IP-MAC映射添加到ARP缓存中。然而，由于动态记录的超时机制，这些记录在一段时间后会失效。Linux内核有一个垃圾清除程序，定期检查并清除已经过期的ARP记录。具体的时间间隔和清理策略涉及内核中的一些变量，如gc_t等。 对于网络编程初学者来说，理解并能熟练运用这些概念和方法是十分重要的，它们有助于深入理解网络通信的底层机制，特别是在局域网环境中的数据传输。通过学习和实践，可以更好地控制和优化网络通信过程，提高程序的效率和可靠性。