[发明专利]一种地址解析协议缓存及其缓存方法

说明书

技术领域

本发明涉及互联网中的地址解析协议(ARP，Address Resolution Protocol)缓存领域，尤其涉及一种ARP缓存及其缓存方法。

背景技术

ARP是在仅知道主机的因特网协议(IP，Internet Protocol)地址时确定其物理地址的一种协议，从IP地址到物理地址的映射有两种方式：表格方式和非表格方式。ARP具体来说就是，将网络层地址解析为数据连接层的物理地址，即：将IP地址解析为介质访问控制(MAC，MediaAccess Control)地址。

一般情况下，在众多网络协议和应用中，发送端往往有一个以上的IP数据包要发送到同一个终点，如果对发送到同一个主机或路由器的每一个数据包都使用ARP，那么效率是很低的。使用ARP高速缓存表可以解决这一问题，通常情况下，当主机或路由器通过ARP获得某一远端IP地址和物理地址的对应关系后，会将这个关系保存在本地的ARP高速缓存表中，以便于后续需要发往同一终点的IP数据包继续使用。因此，在每台安装有传输控制协议/因特网互联协议(TCP/IP，Transmission Control Protocol/Internet Protocol)协议栈的主机或路由器里都会有ARP高速缓存表。当网络层有IP数据包需要发送时，会先查找这个ARP高速缓存表，找到要发送的目的主机或路由器的物理地址，若查找失败，则会触发ARP的执行，通过ARP来动态获取目的主机或路由器的物理地址，并保存在ARP高速缓存表中。ARP高速缓存表提高数据传输的效率，节省了网络流量。

一般情况下，ARP高速缓存表并不长期的保存表中的各个表项。因为，首先ARP高速缓存表的资源有限，其次为了防止ARP欺骗等非法攻击也需要对ARP高速缓存表进行超时处理。对ARP高速缓存表中的表项超时处理的过程称为ARP老化。从伯克利系统演变而来的系统一般对完整的表项设置超时时间为20分钟，而对不完整的表项设置超时时间为3分钟，当这些表项再次使用时，一般都会将超时时间重新设为20分钟。但是，在ARP高速缓存表被填满之后，且没有任何ARP表项达到老化时间之前，系统就无法和非ARP高速缓存表中的其他主机通信了。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种ARP缓存及其缓存方法，能够在ARP缓存被填满之后、且没有任何ARP表项达到老化时间之前，与非ARP高速缓存表中的其他主机通信。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种ARP缓存，该缓存包括：网络接口模块、查找模块、ARP缓存模块；其中，

所述网络接口模块，用于将IP数据包发送至查找模块进行IP地址查找；在IP地址查找失败后，将获取的MAC地址发送至查找模块；

所述查找模块，用于根据网络接口模块发送的IP数据包在ARP缓存模块中查找IP地址，在IP地址查找失败后，将网络接口模块发送的MAC地址存储到ARP缓存模块；

所述ARP缓存模块，用于提供IP地址给查找模块进行IP地址查找；在IP地址查找失败后，将所述IP地址即时存储到ARP缓存模块中。

上述方案中，所述网络接口模块，还用于在IP地址查找失败后获取MAC地址。

上述方案中，所述网络接口模块，还用于在IP地址查找成功后，接收ARP缓存模块发来的含有MAC地址的IP数据包；

相应的，所述查找模块，还用于在IP地址查找成功后，将接收到的IP数据包存储到ARP缓存模块中；

所述ARP缓存模块，还用于在IP地址查找成功后，将所述IP地址对应的MAC地址复制于IP数据包的头部，并将含有MAC地址的IP数据包发送至网络接口模块。

上述方案中，所述ARP缓存模块，还用于在IP地址查找失败后，存储所述IP地址对应的MAC地址；在IP地址查找成功后，存储所述IP数据包。

上述方案中，所述ARP缓存进一步包括：时间同步模块，用于提供当前同步时间给ARP缓存模块。

上述方案中，所述ARP缓存模块包括：IP地址存储单元、MAC地址存储单元、状态存储单元、IP数据包存储单元、时间存储单元；其中，

所述IP地址存储单元，用于提供IP地址给查找模块进行IP地址查找，在IP地址查找失败后，存储被查找的IP地址；

所述MAC地址存储单元，用于存储IP地址对应的MAC地址，并将所述MAC地址复制到IP数据包的头部，将含有MAC地址的IP数据包发送至网络接口模块；

所述状态存储单元，用于存储表项所处的状态；