一种嵌入式TCP/IP协议栈的研究与实现

摘要

随着计算机技术的发展，嵌入式系统已经广泛应用于国防、工业、交通、能源、信息技术以及日常生活等各个领域，嵌入式系统的Internet网络化的研究与应用成为近几年来嵌入式应用领域的一个研究热点。而嵌入式系统网络化的前提是在嵌入式系统中实现TCP/IP协议栈。 本文以友善之臂S3C2410实验板为硬件平台，以u C/OS-II操作系统为软件平台，用ARM公司提供的ADS集成开发工具来开发一个轻型的嵌入式TCP/IP协议栈。 整个协议栈的设计是围绕着TCP/IP协议的参考模型这个中心进行的。首先，为了使协议具有可移植性，所有与硬件、OS、编译器相关的部分独立出来，在不同的操作系统(这里用的操作系统是u C/OS-II)上的实现只要修改这一部分，其它的文件一般不需要修改。然后，设计了一个可靠、稳定的数据管理模块，负责数据的分配、释放、合并和拆分等工作，这些数据操作在通信协议中的实现是经常需要的。协议的主体采用纵向主线来进行设计，其实现的协议有ARP、IP、ICMP、UDP和TCP等协议。由于IPv4在IP地址、应用限制、服务质量、管理灵活性、安全性方面的内在缺陷越来越不能满足未来发展的需要，互联网逐渐转向以IPv6为基础的下一代互联网几乎是不可避免的大趋势。为了适应这种发展趋势，这里采用了双协议栈设计方法，即IPv4和IPv6并存。另外，为了加强嵌入式系统的安全，还设计了一个简单的嵌入式IPSec协议。最后对整个协议栈的内容进行了测试，实验表明，硬件系统提供的RAM和ROM空间对这个协议栈是足够的。 本文的创新点就是：在嵌入式TCP/IP协议栈设计与实现中，增加了对IPv6的支持及加强了嵌入式系统的安全，设计了一个简单的嵌入式IPSec协议。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1课题背景

1.2嵌入式系统中实现TCP/IP协议栈的意义

1.3嵌入式TCP/IP协议栈的研究现状

1.4论文的主要内容

第2章实验平台简介与建立

2.1 ARM处理器简介

2.2嵌入式实时操作系统及编译环境

2.3基于μC/OS-Ⅱ在S3C2410上的移植

第3章通用TCP/IP简介

3.1 TCP/IP概述

3.2 TCP/IP的分层模型

3.3 TCP/IP的分层模型的工作原理

第4章基于μC/OS-Ⅱ和ARM平台的网络协议栈实现

4.1 MinIP的总体设计思路

4.2 MinIP的内存管理模块

4.3网络接口层的设计与实现

4.4 ARP协议的设计与实现

4.5 IP协议的设计与实现

4.6 ICMP协议的设计与实现

4.7 TCP协议的设计与实现

4.8 UDP协议的设计与实现

4.9 MinIP移植测试

第5章一种简单的嵌入式IPSec的实现

5.1概述

5.2 IPSec体系结构

5.3嵌入式IPSec协议的设计与实现

第6章结束语

参考文献

致谢

附录