ARP

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説明

ユーザープロセスは、 packet(7) ソケットを用いれば ARP パケットを受信することができる。 ARP キャッシュをユーザー空間で管理することもできる。 これには netlink(7) を用いる。 ARP テーブルも制御可能で、これには任意の AF_INET ソケットに ioctl(2) を用いる。

ARP モジュールはハードウェアアドレスからプロトコルアドレスへの マッピングのキャッシュを管理する。キャッシュの大きさには制限が あるので、古いエントリーや利用されないエントリーはガベージコレクト される。 permanent (保存) マークがつけられたエントリーは、 決してガベージコレクタによって消去されない。 ioctl を用いればキャッシュを直接操作することもできる。 また後述の /proc インターフェースによりキャッシュの振る舞いを調整できる。

存在しているマッピングに対して、 正のフィードバックが一定時間ない (後述の /proc インターフェースを見よ) と、 近傍キャッシュエントリー (neighbor cache entry) は 古くなった (stale) とみなされる。 正のフィードバックは高位のレイヤーからも取得できる (例えば TCP ACK が成功した場合など)。 他のプロトコルは、 sendmsg(2) に MSG_CONFIRM フラグを用いることによって、 フォワードプログレス (forward progress) をシグナルできる。 フォワードプログレスがなければ、 ARP は再びプローブを試みる。 まずローカルな arp デーモンに問合わせを行い、 更新された MAC アドレスを取得しようとする。 このリクエストに app_solicit 回失敗すると、古い MAC アドレスがわかっている場合は、 unicast のプローブが ucaset_solicit 回送られる。これにも失敗すると、新しい ARP リクエスト をネットワークにブロードキャストする。 リクエストは、データが送信キューにある場合のみ送られる。

Linux は、あるアドレスへのリクエストを受信・フォワードし、 受信したインターフェースで代理 arp が有効になっている場合には、 自動的にそのアドレスを nonpermanent な代理 arp エントリーに追加する。 そのターゲットに reject route があった場合には、 代理 arp エントリーは一切追加されない。  

ioctl

struct arpreq {
    struct sockaddr arp_pa;      /* protocol address */
    struct sockaddr arp_ha;      /* hardware address */
    int             arp_flags;   /* flags */
    struct sockaddr arp_netmask; /* netmask of protocol address */
    char            arp_dev[16]; };

SIOCSARP, SIOCDARP, SIOCGARP は、それぞれ ARP マッピングを設定・削除・取得する。 ARP マップの設定と削除は特権が必要な操作であり、 CAP_NET_ADMIN 権限を持つプロセスか、実行ユーザー ID が 0 のプロセス でなければ実行できない。

arp_pa は AF_INET アドレスでなければならず、 arp_ha は arp_dev で設定されたデバイスと同じタイプでなければならない。 arp_dev はデバイスの名前を示す、ゼロで終端された文字列である。

arp_flags
フラグ	意味
ATF_COM	参照完了
ATF_PERM	エントリーを peramanent にする
ATF_PUBL	エントリーを publish する
ATF_USETRAILERS	trailer が必要
ATF_NETMASK	netmask を用いる
ATF_DONTPUB	回答しない

ATF_NETMASK フラグがセットされているときには、 arp_netmask が有効でなければならない。 Linux 2.2 は代理ネットワーク ARP エントリーをサポートしていないので、 これは 0xffffffff にセットしておくか、あるいは 現存の代理 arp エントリーを削除したい場合には 0 にしておく必要がある。 ATF_USETRAILERS は obsolete なので、用いるべきでない。  

/proc インターフェース

anycast_delay (Linux 2.2 以降)

IPv6 の近傍要請メッセージ (neighbor soliciation message) に応答するまでの最大遅延時間 (jiffy 単位)。 anycast のサポートはまだ実装されていない。 デフォルトは 1 秒。

app_solicit (Linux 2.2 以降)

ユーザー空間の ARP デーモンに netlink を用いて探索させる最大回数。 これを越えるとマルチキャストによる探索に移行する (mcast_solicit を見よ)。

base_reachable_time (Linux 2.2 以降)

近傍のホストがみつかると、そのエントリーは base_reachable_time/2 から 3*base_reachable_time/2 の間のランダムな値の時間、有効であるとみなされる。 エントリーの有効性は、高位のプロトコルからポジティブなフィードバックを 受け取ると延長される。デフォルトは 30 秒。 このファイルは現在は非推奨であり、代わりに base_reachable_time_ms を使うこと。

base_reachable_time_ms (Linux 2.6.12 以降)

base_reachable_time と同じだが、時間をミリ秒単位で測る。 デフォルトは 30000 ミリ秒である。

delay_first_probe_time (Linux 2.2 以降)

近傍ホストのエントリーが古くなったと判断された後に 最初に探索を行うまでの遅延時間。デフォルトは 5 秒。

gc_interval (Linux 2.2 以降)

ガベージコレクタを近傍ホストエントリーに対して実行させる頻度。 デフォルトは 30 秒。

gc_stale_time (Linux 2.2 以降)

古くなった近傍ホストエントリーに対してチェックを行う頻度。 近傍ホストエントリーが古くなったとみなされると、そのエントリーに データを送る前には再度解決が行われる。 デフォルトは 60 秒。

gc_thresh1 (Linux 2.2 以降)

ARP キャッシュに保存するエントリー数の最小値。 この数より少ないエントリーしかキャッシュになければ、 ガベージコレクタは実行されない。 デフォルトは 128。

gc_thresh2 (Linux 2.2 以降)

ARP キャッシュに保存されるエントリー数のソフトな最大値。 キャッシュのエントリーがこの数を 5 秒間越えつづけると、 ガベージコレクタが実行される。 デフォルトは 512。

gc_thresh3 (Linux 2.2 以降)

ARP キャッシュに保存されるエントリー数のハードな最大値。 キャッシュのエントリーがこの数を越えると、 ガベージコレクタはただちに実行される。 デフォルトは 1024。

locktime (Linux 2.2 以降)

ARP エントリーをキャッシュに保存する時間の最小値 (jiffy 単位)。 可能性のあるマッピングが一つ以上ある (たいていはネットワーク設定のミス) 場合に、 ARP キャッシュのスラッシングが起きることを防ぐ。 デフォルトは 1 秒。

mcast_solicit (Linux 2.2 以降)

エントリーを unreachable マークする前に、 アドレスをマルチキャスト/ブロードキャストで解決しようとする 試行回数の最大値。 デフォルトは 3。

proxy_delay (Linux 2.2 以降)

既知の代理 ARP アドレスに対して ARP リクエストを受信した場合に、 応答前に最大 proxy_delay jiffy まで遅延する。これは場合によって生じる ネットワークフラッディング (network flooding) を避けるために用いる。 デフォルトは 0.8 秒。

proxy_qlen (Linux 2.2 以降)

代理 ARP アドレスに対してキューイングできる最大のパケット数。 デフォルトは 64。

retrans_time (Linux 2.2 以降)

リクエストを再度送るまでの遅延時間 (jiffy 単位)。 デフォルトは 1 秒。 このファイルは現在は非推奨であり、代わりに retrans_time_ms を使うこと。

retrans_time_ms (Linux 2.6.12 以降)

リクエストを再度送るまでの遅延時間 (ミリ秒単位)。 デフォルトは 1000 ミリ秒。

ucast_solicit (Linux 2.2 以降)

ARP デーモンへの問い合わせを行う前に行う unicast 探索の最大試行数 (app_solicit を見よ)。デフォルトは 3。

unres_qlen (Linux 2.2 以降)

解決されていないアドレスに対して、 他のネットワーク層からキューイングできる最大パケット数。 デフォルトは 3。

バージョン

ネットワークに対する代理 arp エントリー (netmask が 0xffffffff でない) は、 Linux 2.2 で用いることができなくなった。 これはカーネルによって設定される、別のインターフェースにおける 到達可能なすべてのホストに対する自動代理 arp によって置き換えられた (そのインターフェースでフォワーディングと代理 arp が有効になっている場合)。

neigh/* の各インターフェースは Linux 2.2 以前には存在しない。  

バグ

ユーザー空間からポジティブなフィードバックを送る方法が存在しない。 つまり接続指向 (connection-oriented) のプロトコルをユーザー空間で 実装すると、余計な ARP トラフィックの原因となる。 なぜなら ndisc は定期的に MAC アドレスを再探索するからである。 同様の問題はいくつかのカーネルプロトコル (NFS over UDP など) にも存在する。

この man ページでは IPv4 特有の機能と IPv4 とIPv6 で共通の機能を一緒に説明している。  

関連項目

RFC  826: ARP の説明。 RFC 2461: IPv6 neighbor discovery の説明と利用されている基礎アルゴリズム。 Linux 2.2 以降では IPv4 ARP は可能な場合は IPv6 アルゴリズムを使っている。  

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