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精简的IPv6协议栈在嵌入式系统中的应用与实现

作 者: 王毅敏
导 师: 吕明; 冯志
学 校: 电子科技大学
专 业: 软件工程
关键词: 嵌入式系统?因特网?IPv6
分类号: TP368.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 58次
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内容摘要


随着全球互联网的迅速发展以及物联网的兴起,现有Internet(IPv4网络)的接入需求持续升高,随之产生的问题如IP地址枯竭、路由表大,安全性和移动性较弱,地址配置繁杂,服务质量差等都制约着互联网快速发展。为了适应网络的发展要求,须对IPv4网络进行改进。IETF在1990年初开始致力于下一代网络协议Next Generation(IPng)的研究和发展。IPng(IPv6)协议是IPv4协议的升级版,用以替换现有的IPv4协议。随着嵌入式应用普及,嵌入式设备接入互联网需求更加强烈。现有的嵌入式设备是依据IPv4协议栈与Internet互联。大量的网络终端设备的接入,导致IPv4地址的耗尽速度加快。IPv6技术的出现恰好解决了上述地址资源缺乏问题。IPv6将地址空间由232个扩展到了2128个,巨大的地址空间使得每个嵌入式设备都具有独立的IP地址。因此,在嵌入式设备上应用IPv6地址是顺应时代发展需求的。本文着重阐述IPv6协议栈中几个基本协议,并根据嵌入式系统的特点,提出了在嵌入式系统上对IPv6协议栈的设计思路,对IPv6协议栈的整体框架进行了探讨,并详细介绍了协议栈实现所用到的各种机制,在此基础上,对协议栈进行裁剪,给出数据处理流程,并详细介绍协议栈各模块的实现细节。

全文目录


摘要??4-5
Abstract??5-8
第一章 绪论??8-12
??1.1 研究背景??8-10
????1.1.1 嵌入式系统的发展??8-9
????1.1.2 互联网和物联网??9-10
??1.2 研究目的及意义??10
??1.3 课题研究内容及技术路线??10-12
????1.3.1 研究内容??10-11
????1.3.2 技术路线??11-12
第二章 IPv6核心协议和嵌入式IPv6技术研究??12-28
??2.1 基本工作原理??12-13
??2.2 IPv6的地址类型和格式??13-17
????2.2.1 IPv6地址格式??13-14
????2.2.2 IPv6地址类型??14-17
??2.3 网际协议IPv4向IPv6的过渡??17-18
??2.4 嵌入式系统简介??18-21
????2.4.1 嵌入式系统的特点??19
????2.4.2 嵌入式系统的发展??19-20
????2.4.3 嵌入式系统中实现网络协议栈的方法??20-21
??2.5 嵌入Internet的接入方式??21-23
????2.5.1 处理机直接处理TCP/IP协议方式??21
????2.5.2 Webit方式??21-22
????2.5.3 采用专用嵌入式网络协议??22
????2.5.4 使用专用芯片Webchip??22-23
??2.6 开源TCP/IP协议栈的分析??23-25
??2.7 嵌入式系统的选择??25-27
??2.8 本章小结??27-28
第三章 嵌入式IPv6系统的设计??28-35
??3.1 嵌入式IPv6系统的总体设计??28-32
??3.2 网卡驱动程序设计??32-34
????3.2.1 linux网卡驱动程序架构??32
????3.2.2 网卡驱动与linux协议栈的数据传递??32-33
????3.2.3 z_buffer共享内存管理机制??33
????3.2.4 网卡驱动程序与用户空间协议栈的交互控制??33
????3.2.5 非阻塞模式接收数据包??33-34
??3.3 用户空间协议栈设计??34
??3.4 本章小结??34-35
第四章 嵌入式IPv6系统的实现??35-55
??4.1 共享内存管理机制的实现??35-38
????4.1.1 在内核中的初始化??35
????4.1.2 分配buffer??35
????4.1.3 释放buffer??35
????4.1.4 创建设备zdev用于用户层和内核之间的通信??35-36
????4.1.5 建立用户空间和内核空间的地址对应关系??36
????4.1.6 ioctl控制??36
????4.1.7 网卡驱动程序的改造??36-37
????4.1.8 发送数据包流程??37
????4.1.9 接收数据包流程??37-38
??4.2 IPv6协议栈的数据结构??38-40
????4.2.1 IPv6协议兼容性??38-39
????4.2.2 IPv6协议扩展头部??39-40
????4.2.3 ICMPv6??40
??4.3 IPv6协议栈的实现??40-54
????4.3.1 对系统的依赖??40-41
????4.3.2 协议的实现流程??41-54
??4.4 本章小结??54-55
第五章 协议栈的测试??55-62
结论??62-63
致谢??63-64
参考文献??64-66
在学期间研究成果??66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 微型计算机 > 各种微型计算机 > 微处理机
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