嵌入式系统中IPv6协议栈的研究与实现
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摘要
随着嵌入式技术与网络技术的迅猛发展,将嵌入式系统连接进入Internet网络成为发展的必然,这样有利于控制网络与信息网络彼此互连,一方面扩大了控制网络的可控范围,另一方面拓展了信息网路的信息资源。Internet网络向IPv6过渡势在必行,嵌入式系统连接IPv6网络成为发展的必然趋势。本文重点设计并实现了一个通用的可以运行于不同嵌入式操作系统平台上的精简IPv6协议栈,该协议栈的完成为嵌入式系统连接IPv6网络提供了一种简单、可行的实现方案。
本文的主要工作包括对嵌入式系统的网络化发展趋势进行研究分析,对下一代互联网技术IPv6的研究分析,得出了嵌入式系统连接IPv6网络这一发展方向。本文在讨论了嵌入式系统连接IPv6网络的意义、特点和现有实现方案的基础上,完成了嵌入式IPv6协议栈的设计和实现工作,提出了Internet网络上的“客户机/瘦服务器”工作模型,并利用ARM和UC/OS_Ⅱ的实验环境实现了一个运行于IPv6网络的嵌入式瘦服务器——网络温度计,并搭建了一个简单的实验环境,通过网络温度计的工作情况来分析协议栈的实现情况,并对实验结果做出了必要的分析。
本文提出了具有平台无关性的嵌入式IPv6协议栈的概念,提出了Internet网络中的“客户机/瘦服务器”的工作模型,并实现了他们的一个应用实例。
With the development of the embedded system and the Internet, embedded system will be equipped with Internet access in the near future. The combination of embedded system and Internet can make the control network and the information network together. It will provide more information to both of the network. The Internet is developing from IPv4 to IPv6, so embedded systems will support IPv6 too. The emphasis of the dissertation is to design and implement an IPv6 stack. The IPv6 stack can be run on different embedded systems. The implementation of the IPv6 stack gives a simple and feasible way to connect embedded systems to IPv6 networks.This dissertation has done some analyses and research in the fields of embedded system and network. It also focuses on IPv6. Based on this research, we can draw a conclusion that embedded system will support IPv6 connections in the very near future, and it is worth to do research in depth. This dissertation discusses the significance and the characteristics of the Embedded IPv6 Technology. Also, It discusses different ways of implementing Embedded IPv6 Technology. And then, this dissertation designs and implements an IPv6 stack. A new work model--"client/thin server" is proposed. In the end, this dissertation realizes an onlinethermometer. The online thermometer is composed of ARM, UC/OS_Ⅱ and the IPv6 stack.A simple experiment network is constructed. The online thermometer can work in the network.By this way;we can know how the IPv6 stack works.This dissertation put forward the conception of Embedded IPv6 Stack. The model of "client/thin server" is also the first being proposed.and then a useing example is realized.
本文的主要工作包括对嵌入式系统的网络化发展趋势进行研究分析,对下一代互联网技术IPv6的研究分析,得出了嵌入式系统连接IPv6网络这一发展方向。本文在讨论了嵌入式系统连接IPv6网络的意义、特点和现有实现方案的基础上,完成了嵌入式IPv6协议栈的设计和实现工作,提出了Internet网络上的“客户机/瘦服务器”工作模型,并利用ARM和UC/OS_Ⅱ的实验环境实现了一个运行于IPv6网络的嵌入式瘦服务器——网络温度计,并搭建了一个简单的实验环境,通过网络温度计的工作情况来分析协议栈的实现情况,并对实验结果做出了必要的分析。
本文提出了具有平台无关性的嵌入式IPv6协议栈的概念,提出了Internet网络中的“客户机/瘦服务器”的工作模型,并实现了他们的一个应用实例。
With the development of the embedded system and the Internet, embedded system will be equipped with Internet access in the near future. The combination of embedded system and Internet can make the control network and the information network together. It will provide more information to both of the network. The Internet is developing from IPv4 to IPv6, so embedded systems will support IPv6 too. The emphasis of the dissertation is to design and implement an IPv6 stack. The IPv6 stack can be run on different embedded systems. The implementation of the IPv6 stack gives a simple and feasible way to connect embedded systems to IPv6 networks.This dissertation has done some analyses and research in the fields of embedded system and network. It also focuses on IPv6. Based on this research, we can draw a conclusion that embedded system will support IPv6 connections in the very near future, and it is worth to do research in depth. This dissertation discusses the significance and the characteristics of the Embedded IPv6 Technology. Also, It discusses different ways of implementing Embedded IPv6 Technology. And then, this dissertation designs and implements an IPv6 stack. A new work model--"client/thin server" is proposed. In the end, this dissertation realizes an onlinethermometer. The online thermometer is composed of ARM, UC/OS_Ⅱ and the IPv6 stack.A simple experiment network is constructed. The online thermometer can work in the network.By this way;we can know how the IPv6 stack works.This dissertation put forward the conception of Embedded IPv6 Stack. The model of "client/thin server" is also the first being proposed.and then a useing example is realized.
引文
[1] 魏忠、蔡勇、雷红卫著,嵌入式开发详解,电子工业出版社,2003年1月,第3-7页
[2] 田泽,嵌入式系统开发与应用教程,北京航天航空大学出版社,2005年3月,第10-15页
[3] 王田苗,嵌入式系统设计与实例开发(第2版),清华大学出版社,2003年10月,第101-105页
[4] 孙涵芳、徐爱卿,单片机原理及应用(修订版),北京航空航天大学出版社,1996,第15-16页
[5] 彭少熙、孙政顺、杜继宏,家庭网络中的嵌入式Internet方案,通讯与电子技术[S],2001年第10期
[6] 付小晶、贺建飚,嵌入式因特网技术及其发展,电子科技2004年第8期
[7] 王廷尧等编著,以太网技术与应用,人民邮电出版社,2005年1月,第33-35页
[8] 徐洪波,基于以太网及TCPhP硬件协议栈的嵌入式系统Internet接入方案,复旦大学硕士论文,2003年5月
[9] 中国单片机公共实验室(BOL)北京塔斯金(Tasking)软件技术有限公司,嵌入式Internet技术及其应用,http://www.goodic.com/embedsys/2.htm
[10] 赵海,嵌入式Internet-21世纪的一场信息技术革命,清华大学出版社[M],2001年6月
[11] 伍洲凯,可配置嵌入式TCP/IP协议栈研究与实现,重庆大学硕士学位论文,2004年4月
[12] Doxygen uIP 0.9 Reference Manual Oct 7 2003
[13] Howard M, Sontag C S. Bringing the Intemet to All Electronic Devices. Proceedings of the Embedded Systems Workshop, Cambridge, Massachussetts, USA, 1999, 3
[14] DS80C400网络微控制器,http://www.maxim-ic.com.cn/quick_view2.cfm/qv_pk/3609
[15] 周兴、陶品,在嵌入式设备上实现IPv6网络的接入,新器件新技术,2005年8月,第50-51页
[16] 曾鑫,嵌入式IPv6在eCos操作系统中的设计与实现,东北大学硕士论文2003年1月
[17] RFC2460. Deering S, Hinden R. Interact Protocol Ver2sion 6 (IPv6) Specification. 1998. [3] RFC2463. A. Conta, S. Deering Interact Control Message
[18] RFC2373-IP Version 6 Addressing Architecture Network Working Group R. Hinden, July1998
[19] 赵勇,IPv6自动地址配置与邻居发现技术及实现,电子科技大学硕士论文,2005年5月
[20] RFC2461 T. Narten, E. Nordmark, W. Simpson Neighbor Discovery for IP Version 6(IPv6). 1998
[21] Kenneth D.Reed著,孙坦、张学、锋杨琳等译,协议分析,电子工业出版社,2002年1月
[22] Silvia Hagen著,技桥译,IPv6精髓,清华大学出版社,2004年5月,第170-189页,第31-32页
[23] IPv6概述,http://www.voipchina.cn/article/articleshow.asp?ID=532
[24] 王旭升,IPv4向IPv6过渡技术的研究以及Tunnel Broker的实现,山东科技大学硕士论文,2003年6月
[25] 石晓海,基于Linux小型化技术的瘦服务器的研究与实践,辽宁大学硕士学位论文,2002年5月
[26] Pete Loshin.IPv6 Clearly Explained(IPv6详解),机械工业出版社,2000年9月
[27] Silvano Gai著,潇湘工作室译,IPv6网络互连与Cisco路由器,机械工业出版社,1999年11月
[28] RFC2463. A. Conta, S. Deering Internet Control Message Protocol (ICMPv6). 1998
[29] RFC2461 T. Narten, E. Nordmark, W. Simpson Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6). 1998
[30] RFC1680 Ipng Support for ATM Services Network Working Group August 1994
[31] RFC 1932-IP over ATM: A Framework Docment Network Working Group R. Cole Aptil 1996
[32] 王峰、张宏伟、秦霆镐、王建,嵌入式Internet技术及其实现方案,http://www.autocontrol.com.cn/book/PDF/03.12/27.PDF
[33] 吴康,嵌入式网络的使用和技术支持,http://www.guangdongdz.com/special_column/techarticle/jsz17457.html
[34] P&S DataCom Corp. Open Services Gateway Initiative (OSGi) Member Meeting.http://www.osgi.org/news/osgi_events/meetings/meeting022701/prese ntations/PandS.pdf, 2002
[35] 张毅、赵国峰,嵌入式Internet的几种接入方式比较,重庆邮电学院学报,2002年第1卷第4期
[36] 黄河,VxWorks下IPv6协议的实现,北京工业大学硕士论文,2003年6月
[37] Andrew S.Tanenbaum著,熊桂喜、王小虎译,计算机网络(第3版),清华 大学出版社,1998
[38] RFC1971:IPv6 Stateless Address Autoconfiguration. 1996
[39] 石小兰、韩江洪、魏振春,基于分布式控制的智能家居系统,第二十四届中国控制会议论文集,2005年7月,第1382-1384页
[40] 杭州立宇泰电子有点公司,一步一步基于ADS1.2进行设计开发,http://www.sunxd.com/doc/arm/tn3613.pdf
[41] S3C4480中文数据手册,http://www.hzlitai.com.cn/s3c44b0x/S3C44BOX_4memory.pdf
[42] DS18820单线数字温度传感器,http://www.171835.com/info/130513471.htm
[43] RTLS019AS Realtek Full-Duplex Ethemet Controller with Plug and Play Function (RealPNP), SPECIFICATION REALTEK SEMI-CONDUCTOR CO., LTD. HEAD OFFICE, 2000, 08, 20
[44] 任泰明编著,TCP/IP协议与网络编程,西安电子科技大学出版社,2004年4月
[45] windows XP的IPV6配置方法,http://ipv6.jx.edu.cn/ipv6-cfgXP.htm
[46] Commview软件介绍,http://www.onlinedown.net/soft/4632.htm
[47] 嵌入式系统发展趋势,http://www.gongxue.cn/xuexishequ/ShowArticle.asp?ArticleID=5652
[48] S3C4480开发板简介,北京恒丰锐科科技有限公司,2000
[49] 魏振春、石小兰、韩江洪、李正荣,嵌入式系统中IPv6协议栈的研究,第17届计算机应用会议
[50] Adam Dunkels. Design and Implementation of the lwIP TCP/IP Stack. February 20, 2001
[51] Reza S. Raji. Control Networks and the Internet Revision 2.0. http://www.lonmark.org/solution/home/intctrl.pdf, 1998
[52] 李明、康静秋,嵌入式TCPaP协议栈的研究与开发,计算机工程与应用,2002年6月
[53] Dunkels. Sys_arch. txt in LwIP source code
[2] 田泽,嵌入式系统开发与应用教程,北京航天航空大学出版社,2005年3月,第10-15页
[3] 王田苗,嵌入式系统设计与实例开发(第2版),清华大学出版社,2003年10月,第101-105页
[4] 孙涵芳、徐爱卿,单片机原理及应用(修订版),北京航空航天大学出版社,1996,第15-16页
[5] 彭少熙、孙政顺、杜继宏,家庭网络中的嵌入式Internet方案,通讯与电子技术[S],2001年第10期
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[13] Howard M, Sontag C S. Bringing the Intemet to All Electronic Devices. Proceedings of the Embedded Systems Workshop, Cambridge, Massachussetts, USA, 1999, 3
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[15] 周兴、陶品,在嵌入式设备上实现IPv6网络的接入,新器件新技术,2005年8月,第50-51页
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[18] RFC2373-IP Version 6 Addressing Architecture Network Working Group R. Hinden, July1998
[19] 赵勇,IPv6自动地址配置与邻居发现技术及实现,电子科技大学硕士论文,2005年5月
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[26] Pete Loshin.IPv6 Clearly Explained(IPv6详解),机械工业出版社,2000年9月
[27] Silvano Gai著,潇湘工作室译,IPv6网络互连与Cisco路由器,机械工业出版社,1999年11月
[28] RFC2463. A. Conta, S. Deering Internet Control Message Protocol (ICMPv6). 1998
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[30] RFC1680 Ipng Support for ATM Services Network Working Group August 1994
[31] RFC 1932-IP over ATM: A Framework Docment Network Working Group R. Cole Aptil 1996
[32] 王峰、张宏伟、秦霆镐、王建,嵌入式Internet技术及其实现方案,http://www.autocontrol.com.cn/book/PDF/03.12/27.PDF
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[34] P&S DataCom Corp. Open Services Gateway Initiative (OSGi) Member Meeting.http://www.osgi.org/news/osgi_events/meetings/meeting022701/prese ntations/PandS.pdf, 2002
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[36] 黄河,VxWorks下IPv6协议的实现,北京工业大学硕士论文,2003年6月
[37] Andrew S.Tanenbaum著,熊桂喜、王小虎译,计算机网络(第3版),清华 大学出版社,1998
[38] RFC1971:IPv6 Stateless Address Autoconfiguration. 1996
[39] 石小兰、韩江洪、魏振春,基于分布式控制的智能家居系统,第二十四届中国控制会议论文集,2005年7月,第1382-1384页
[40] 杭州立宇泰电子有点公司,一步一步基于ADS1.2进行设计开发,http://www.sunxd.com/doc/arm/tn3613.pdf
[41] S3C4480中文数据手册,http://www.hzlitai.com.cn/s3c44b0x/S3C44BOX_4memory.pdf
[42] DS18820单线数字温度传感器,http://www.171835.com/info/130513471.htm
[43] RTLS019AS Realtek Full-Duplex Ethemet Controller with Plug and Play Function (RealPNP), SPECIFICATION REALTEK SEMI-CONDUCTOR CO., LTD. HEAD OFFICE, 2000, 08, 20
[44] 任泰明编著,TCP/IP协议与网络编程,西安电子科技大学出版社,2004年4月
[45] windows XP的IPV6配置方法,http://ipv6.jx.edu.cn/ipv6-cfgXP.htm
[46] Commview软件介绍,http://www.onlinedown.net/soft/4632.htm
[47] 嵌入式系统发展趋势,http://www.gongxue.cn/xuexishequ/ShowArticle.asp?ArticleID=5652
[48] S3C4480开发板简介,北京恒丰锐科科技有限公司,2000
[49] 魏振春、石小兰、韩江洪、李正荣,嵌入式系统中IPv6协议栈的研究,第17届计算机应用会议
[50] Adam Dunkels. Design and Implementation of the lwIP TCP/IP Stack. February 20, 2001
[51] Reza S. Raji. Control Networks and the Internet Revision 2.0. http://www.lonmark.org/solution/home/intctrl.pdf, 1998
[52] 李明、康静秋,嵌入式TCPaP协议栈的研究与开发,计算机工程与应用,2002年6月
[53] Dunkels. Sys_arch. txt in LwIP source code