嵌入式精简 TCP/IPV6 协议栈的设计与实现(1)(2)
2014-03-05 01:00
导读：协议栈精简的核心是“微型化”，我们对 协议栈进行协议模块裁减和单个协议简化。 3.1 协议模块裁减 协议模块裁减是指在保障基本通信功 能的前提下尽
协议栈精简的核心是“微型化”，我们对 协议栈进行协议模块裁减和单个协议简化。
3.1 协议模块裁减
协议模块裁减是指在保障基本通信功 能的前提下尽可能去掉一些协议模块，节省 系统资源。网络接口层我们只考虑 802.3 以 太网协议（CSMA/CD，MAC，LLC），不考 虑面向 CAN,RS-232,RS-485，射频，蓝牙等 相关的支持模块。接入方式上只考虑用路由 器接入方式，不考虑拨号连接方式，去掉和 拨号连接方式相关的面向点对点连接的 PPP 协议和 SLIP 协议，这两个协议在网络 接口层占用的代码量比较多；IP 层只实现基 本的报头，不实现扩展报头，去掉基于认证 头和封装安全载荷头选项的 IPsec 协议，安 全控制交给其他层。ICMPV6 和 ND 是核心
协议必须保留；传输层 TCP 和 UDP 可以全 部实现也可以只实现一种，考虑的适应性， 本设计中都给予实现。因此协议模块裁减后 要实现的核 心协议族 为 802.3 ， IPV6 ，
ICMPV6，ND，TCP，UDP。
3.2 单个协议简化
单个协议简化是指以单个协议为目标， 进行功能和数据结构的简化。对 IPV6 协议 来说，只接收，发送报文，不支持报文的分 片与重组，不支持扩展报头选项，对可靠连 接传输来讲，包过大得不到确认，会根据拥 塞控制机制和重传机制，减少数据分组长 度，进行重新发送，对大多数应用来说这不 会产生其他严重问题。对 ICMPV6 来说，只 实现错误报文中的目的不可达报文，信息报 文中的应答回复报文，不实现超时报文，报 文过大报文和应答请求报文，一般包过大， 超时报文由路由器实现，应答请求报文用于 主动测试中发起测试的 PC 机一端。对邻居 发现 ND 模块来说，只实现邻居请求和邻居 应答报文，嵌入式设备刚接入网络,它可以静 态的等待网络上路由器定时发送的路由公 告报文，而不是主动发送路由请求报文来获 取，不需实现路由请求/路由应答报文。嵌 入式设备连接的邻居接点，路由一般简单， 传输量少，不需重定向报文来进行路由定 向。简化的大块在 TCP，TCP 是整个协议簇 中最复杂，代码量最多的协议。它的功能模 块有：滑动窗口，流量控制，拥塞控制，TCP 连接状态机，往返时间估计，重传协议。本 协议栈的目标是有操作系统支持的嵌入式 系统，速度和存储量比 8 位和 16 位单片机 都有提高，不必采用分配固定缓冲区的形式 进行接收一帧处理一帧，可以考虑采用分配 一个较大的缓冲区实现滑动窗口机制，用来 提高传输效率，实验证明，传输效率的提高 是明显的，往返时间估计和重传机制比较简 单，代码量不大，可以实现，TCP 状态机表 示 TCP 进程通信的状态迁移，是 TCP 的核
心必须实现，可以不实现流量控制机制，因
为流量不是很大。因此 TCP 模块实现的功 能有：TCP 有限自动机，滑动窗口，往返时 间估计，重传协议。忽略流量控制与拥塞控 制模块，在可靠连接中，当因拥塞而发生数 据丢失的时候，发送方收不到确认就采用重 传机制重发数据[2]。
4. 嵌入式精简 IPV6 协议栈的设
计与实现
在设计协议栈过程中，我们在嵌入式操 作系统基础上设计和实现一个操作系统模 拟层，实现基本的时钟，消息管理和进程同 步等基本操作系统功能。协议进程方面，把 所有的协议栈封装到单独进程中，应用程序 可以驻留在其中或作为一个单独的进程，这 样既实现了与操作系统分离，又避免了层间 切换。对于内存管理采用类 BSD buf 结构， 把静态缓冲区和动态缓冲区链接起来[3]。 共2页: 1 [2] 下一页 论文出处(作者):
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