嵌入式精简 tcp-ipv6 协议栈的设计与实现

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1、嵌入式精简TCP/IPV6协议栈的设计与实现摘要：本文通过对常用IPV6技术的研究和分析，针对嵌入设备处理速度慢，存储容量小等特点，对常用TCP/IPV6协议栈进行了裁减和简化，裁减掉一些不常用但不影响基本通信功能的协议模块,同时对要保留下来要实现的各个协议进行简化,只实现其基本功能。设计完成实现后的协议栈，具有代码量少，运行效率高和良好的可移植性等特点，适合于各种嵌入式设备，是一种解决嵌入式设备接入IPV6网络的可行方案。关键词：IPV6；嵌入式操作系统；邻居发现；ICMPV6；地址解释AbstractViatheresearchandanalysefortheIPV6techniqu

2、einthisarticle.InallusiontotheMCUonembededsystemisnotfast,andthestoragecapabilityisloonIPV6stack.Inthisdesigneunusuaryusedbutnotaffectbasicmunicationprotcols.Besides,forthesavedprotocolsentbededsystemdevices,andbeconsideredasafeasibleschemeforembeddedsystemconnectingtoIPV6beddedOperatingSystem;NE

3、ighborDiscovery;ICMPV6;AddressResolution.1.引言嵌入式Inter技术是指把Inter技术应用于嵌入式设备,实现嵌入式设备的信息交互,是嵌入式技术与Inter技术的结合，具有非常广大的市场前景。目前不少厂商都在进行这方面研究,并推出了不少嵌入式Inter解决方案,比较常用的成熟的解决方案有,瑞士计算机科学院AdamDunkels写的ulP和LPV6,邻居发现ND,IPsec等。2.1IPV6协议根据RFC2460对IPV6功能的描述，IPV6主要负责把上层来的数据段添加IPV6报头，交由底层发送；把下层接收到的报文经过处理和分析，交给TCP，UDP

4、或ICMPV6处理。和IPv4相比IPv6的改变主要集中在以下几个方面:地址容量的扩展，报头格式的简化，支持扩展和选项的改进，数据流标签的能力，认证和保密的能力等[1]。2.2ICMPV6协议ICMPV6协议合并了IPv4中ICMP(控制报文协议)，I-GMP(组成员协议)、ARP(地址解析协议)等多个协议的功能，实现差错控制，地址解释等功能，并支持MobileIPv6。ICMPV6报文封装在IP报文中，是IP报文的有效载荷数据，它通过它的各种错误报文和信息报文的交换来实现差错控制，地址解释和路由前缀信息获取等功能。2.3邻居发现(NEIghbordiscovery)协议邻居发现协议ND

5、是IPv6协议栈中的核心协议，是IPV6解决邻节点交互的一个重要协议。它定义了下列问题的解决机制：路由发现，前缀发现，参数发现，地址自动配置，地址解释，下一跳决定，邻居不可达，重复地址检测，重定向。邻居发现的这些功能是通过5个ICMP报文（邻居请求/邻居通告报文，路由器请求/路由器通告报文,重定向报文）的交换来实现的。3.IPV6协议栈的精简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

6、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

7、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