嵌入式精簡(jiǎn)tcp-ipv6協(xié)議棧的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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1、嵌入式精簡(jiǎn)TCP/IPV6協(xié)議棧的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)嵌入式Internet技術(shù)是指把Internet技術(shù)應(yīng)用于嵌入式設(shè)備，實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備的信息交互，是嵌入式技術(shù)與Internet技術(shù)的結(jié)合，具有非常廣大的市場(chǎng)前景。目前不少?gòu)S商都在進(jìn)行這方面研究，并推出了不少嵌入式Internet解決方案，比較常用的成熟的解決方案有，瑞士計(jì)算機(jī)科學(xué)院AdamDunkels寫的ulP和LWIP,它們以IPV4技術(shù)為基礎(chǔ)，以精簡(jiǎn)為指導(dǎo)思想，把復(fù)雜的TCP/IP技術(shù)引入嵌入式設(shè)備，滿足嵌入式設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)的需求。而作為IPV4改良版本的IPV6,是對(duì)IPV4的升級(jí)和改進(jìn)，是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心，如何

2、以IPV6技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一款和嵌入設(shè)備結(jié)合的具有代碼量少，功能簡(jiǎn)單的精簡(jiǎn)TCP/IPV6協(xié)議棧是一件非?，F(xiàn)實(shí)意義的挑戰(zhàn)，也是本課題設(shè)計(jì)的目的所在。IPV6協(xié)議棧是基于IPV6網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議，和IPV4一樣，遵循現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)四層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示。從中我們可以看到，協(xié)議棧分為網(wǎng)絡(luò)接口層、互聯(lián)網(wǎng)層、傳輸層、應(yīng)用層四層。應(yīng)用層直接面向用戶，并提供訪問其它層服務(wù)的功能；傳輸層用于提供源主機(jī)和目的主機(jī)上的對(duì)等實(shí)體對(duì)話；網(wǎng)絡(luò)接口層屏蔽了具體的硬件現(xiàn)細(xì)節(jié)，負(fù)責(zé)底層數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)層是整個(gè)TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，其主要功能是在網(wǎng)絡(luò)上提供可靠的主機(jī)到主機(jī)的數(shù)

3、據(jù)傳送。IPv6協(xié)議正是位于該層，它包含的主要協(xié)議模塊有IPV6,ICMPV6,鄰居發(fā)現(xiàn)ND，IPsec等。根據(jù)RFC2460對(duì)IPV6功能的描述，IPV6主要負(fù)責(zé)把上層來的數(shù)據(jù)段添加IPV6報(bào)頭，交由底層發(fā)送；把下層接收到的報(bào)文經(jīng)過處理和分析，交給TCP,UDP或ICMPV6處理。和IPv4相比IPv6的改變主要集中在以下幾個(gè)方面：地址容量的擴(kuò)展，報(bào)頭格式的筒化，支持?jǐn)U展和選項(xiàng)的改進(jìn)，數(shù)據(jù)流標(biāo)簽的能力，認(rèn)證和保密的能力等。ICMPV6協(xié)議合并了IPv4中ICMP（控制報(bào)文協(xié)議），I一GMP（組成員協(xié)議）、ARP（地址解析協(xié)議）等多個(gè)協(xié)議的功能，實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制，地

4、址解釋等功能，并支持MobileIPv6。ICMPV6報(bào)文封裝在IP報(bào)文中，是IP報(bào)文的有效載荷數(shù)據(jù)，它通過它的各種錯(cuò)誤拫文和信息報(bào)文的交換來實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制，地址解釋和路由前綴信息獲取等功能。鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議ND是IPv6協(xié)議棧中的核心協(xié)議，是IPV6解決鄰節(jié)點(diǎn)交互的一個(gè)重要協(xié)議。它定義了下列問題的解決機(jī)制：路由發(fā)現(xiàn)，前綴發(fā)現(xiàn)，參數(shù)發(fā)現(xiàn)，地址自動(dòng)配置，地址解釋，下一跳決定，鄰居不可達(dá)，重復(fù)地址檢測(cè)，重定向。鄰居發(fā)現(xiàn)的這些功能是通過5個(gè)ICMP報(bào)文（鄰居請(qǐng)求/鄰居通告報(bào)文，路由器請(qǐng)求/路由器通告報(bào)文，重定向報(bào)文）的交換來實(shí)現(xiàn)的。協(xié)議模塊裁減是指在保障基本通信功能的前提下

5、盡可能去掉一些協(xié)議模塊，節(jié)省系統(tǒng)資源。網(wǎng)絡(luò)接口層我們只考慮802.3以太網(wǎng)協(xié)議（CSMA/CD，MAC,LLC）,不考慮面向CAN,RS-232,RS-485,射頻，藍(lán)牙等相關(guān)的支持模塊。接入方式上只考慮用路由器接入方式，不考慮撥號(hào)連接方式，去掉和撥號(hào)連接方式相關(guān)的面向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的PPP協(xié)議和SLIP協(xié)議，這兩個(gè)協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)接口層占用的代碼量比較多；IP層只實(shí)現(xiàn)基本的報(bào)頭，不實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展報(bào)頭，去掉基于認(rèn)證頭和封裝安全載荷頭選項(xiàng)的IPsec協(xié)議，安全控制交給其他層。ICMPV6和ND是核心。協(xié)議必須保留；傳輸層TCP和UDP可以全部實(shí)現(xiàn)也可以只實(shí)現(xiàn)一種，考慮的適應(yīng)性，本

6、設(shè)計(jì)中都給予實(shí)現(xiàn)。因此協(xié)議模塊裁減后要實(shí)現(xiàn)的核心協(xié)議族為802.3，IPV6,ICMPV6,ND,TCP,UDP。