基于LWIP的ICMP路由重定向改進(jìn)

4 實(shí) 現(xiàn)
對(duì)ICMP層改進(jìn)的實(shí)現(xiàn)代碼主要集中于3處。
第一處位于ICMP模塊的icmp_input()函數(shù)，針對(duì)ICMP的消息處理機(jī)制，增加了路由重定向的處理。整個(gè)函數(shù)的處理流程如圖3所示。其中虛線框起來(lái)的部分為我們?cè)黾拥墓δ?。首先檢查是不是重定向包，然后檢驗(yàn)包的完整性和有效性。在這些檢查都通過(guò)以后，判斷緩存功能是否啟用。啟用與否由一個(gè)全局變量控制，默認(rèn)是關(guān)閉的。如果沒有啟用緩存，則對(duì)重定向包進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)達(dá)到上限后，啟用緩存功能。重定向計(jì)數(shù)器應(yīng)當(dāng)定時(shí)歸零，這樣在一段時(shí)間內(nèi)沒有收到足夠的重定向包，緩存功能仍然不會(huì)開啟。這可以把這個(gè)重定向計(jì)數(shù)器加入其他需要定時(shí)執(zhí)行的函數(shù)中來(lái)實(shí)現(xiàn)(比如arp_timer()函數(shù))。開啟緩存后，初始化緩存表，將每個(gè)條目的老化計(jì)數(shù)器置為最大，表示已過(guò)期，即所有條目都是空閑可用狀態(tài)。然后啟用定時(shí)老化功能。LWIP提供sys_timeout(interval，func_handler,arg)函數(shù)，用于每隔interval時(shí)間后，執(zhí)行函數(shù)func_handler(arg)。定向老化功能可以將函數(shù)實(shí)現(xiàn)后，向這個(gè)sys_timeout()注冊(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果緩存已經(jīng)開啟，那么緩存這個(gè)收到的重定向包，總是把它插入老化計(jì)數(shù)器最大的條目，以實(shí)現(xiàn)LFU算法。
第二處改進(jìn)仍然位于ICMP模塊，但添加了一個(gè)函數(shù)rou_cache_timer()。它是一個(gè)定時(shí)老化路由緩存的函數(shù)，用于老化、清理緩存條目，并再次向sys_timeout()注冊(cè)自己。其函數(shù)流程如圖4所示。

在所有緩存條目都已過(guò)圖4定時(shí)老化、清理路由緩存期后，應(yīng)當(dāng)關(guān)閉緩存功能，同時(shí)注銷定時(shí)老化函數(shù)。這些功能由rou_cache_timer()來(lái)完成。

第三處改進(jìn)位于數(shù)據(jù)鏈路層的etharp_output()函數(shù)內(nèi)。這個(gè)函數(shù)負(fù)責(zé)將下一跳的IP地址對(duì)應(yīng)的MAC地址填入。
顯然，路由緩存的使用正在于此。在它使用默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址前，應(yīng)當(dāng)查詢一下緩存中是否已將此路由重定向了。如果確實(shí)重定向了，那么在此下一跳IP被使用前，應(yīng)該替換已重定向的IP。整個(gè)函數(shù)的流程如圖5所示。虛線框起來(lái)的部分是加入的功能。

結(jié) 語(yǔ)
本設(shè)計(jì)針對(duì)LWIP在多網(wǎng)關(guān)情況下不處理重定向IC―MP消息而作出了改進(jìn)。這種改進(jìn)包括接收這個(gè)ICMP消息并緩存路由信息，為此加入了自適應(yīng)路由緩存的功能，即只在有重定向消息的時(shí)候自動(dòng)開啟緩存，在緩存全部老化后又自動(dòng)關(guān)閉緩存。路由緩存在比較完整的TCP／IP協(xié)議棧上都得到實(shí)現(xiàn)，但復(fù)雜度較高。這里使用一種較簡(jiǎn)單的路由緩存結(jié)構(gòu)以降低代碼量及資源使用開銷。本文提出的思路不僅適用于LWIP，在其他的小型協(xié)議棧上也適用。