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名前
arp - Linux ARP カーネルモジュール
説明
このカーネルプロトコルモジュールは、 RFC 826 で定義されている Address Resolution Protocol
を 実装したものである。 ARP は、ダイレクトに接続されたネットワーク上で、 第 2 層のハード
ウェアアドレスをIPv4 プロトコルアドレスに 変換するために用いられる。ユーザーは設定の場合を
除いて 通常直接このモジュールに関ることはない。 これはカーネル内部の他のプロトコルにサービ
スを提供するものである。
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
すべての AF_INET ソケットでは、 3 つの ioctl が使用できる。 これらは struct arpreq へのポ
インターを引数に取る。
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
ARP では、グローバルなパラメーターやインターフェースごとのパラメーターを /proc インター
フェースを通して設定することができる。 これらのインターフェースには、
proc/sys/net/ipv4/neigh/*/* ファイルの読み書きによりアクセスできる。 システムにあるそれぞ
れのインターフェースには、 それぞれ対応するディレクトリが /proc/sys/net/ipv4/neigh/ 以下に
ある。 "default" ディレクトリに対して設定をすると、 それ以降生成されるデバイス全てに対して
その設定が用いられる。 特に指定がなければ、時間に関る sysctl の単位は秒である。
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
Linux 2.0 で、 struct arpreq に arp_dev メンバーが含まれるように変更があった。また同時に
ioctl 番号も変更された。古い ioctl は Linux 2.2 で用いることができなくなった。
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
いくつかのタイマー設定は jiffy で指定されるが、 jiffy はアーキテクチャーやカーネルのバー
ジョンに依存する。 time(7) を参照のこと。
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
capabilities(7), ip(7), arpd(8)
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。
この文書について
この man ページは Linux man-pages プロジェクトのリリース 5.10 の一部である。プロジェクトの
説明とバグ報告に関する情報は https://www.kernel.org/doc/man-pages/ に書かれている。