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LWIP协议栈的分析和设计[归纳].pdf
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LWIP协议栈的分析和设计[归纳].pdf
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《计算机网络与控制》 论 文 LwIP 协议栈的分析
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《计算机网络与控制》
论 文
LWIP 协议栈的分析
《计算机网络与控制》 论 文 LwIP 协议栈的分析
- 2 -
摘 要
近些年来,随着互联网和通讯技术的迅猛发展,除了计算机之外,大量的嵌入式设
备也需求接入网络。目前,互联网中使用的通讯协议基本是 TCP/IP协议族,可运行于不
同的网络上,本文研究的就是嵌入式 TCP/IP协议栈 LWIP。文章首先分析了 LWIP的整体
结构和协议栈的实现,再介绍协议栈的内存管理,最后讲解协议栈应用程序接口。
关键词 : 嵌入式系统 ; 协议; LWIP; 以太网
Abstract
With the rapid development of internet and communication technology, Not only
computers but also embeded equipments are need to connect networks. At present, the basic
communication protocol using in internet is TCP/IP, it can run in different network.
This paper
analyses the Light-Weight TCP/IP. The process model of a protocol implementation and processing of
every layer are described first, and then gives the detailed management of Buffer and memory. At last, a
reference lwIP API is given.
Key words: Embedded System, Protocol, Light weight TCP/IP, Ethernet
引言
《计算机网络与控制》 论 文 LwIP 协议栈的分析
- 3 -
近期互联网络硬件、软件的迅猛发展,使得网络用户呈指数增长,在使用计算机进行网络互联
的同时,各种家电设备、仪器仪表以及工业生产中的数据采集与控制设备在逐步地走向网络化,以
便共享网络中庞大的信息资源。在电子设备日趋网络化的背景下,引人 TCP/IP 协议栈,以支持嵌
人式设备接人网络,成为嵌人式领域重要的研究方向。本文分析一个轻量级的嵌入式系统的 TCP/IP
协议栈 -LWIP,LWIP 是一个比较完整和可靠的 TCP/IP 协议栈,具有开源,易用,系统资源要求不高
等优点。
一、 LWIP概览
LWIP 是瑞典计算机科学院 (Swedish Institute of Computer Science) 开发的一套用于嵌入式
系统的开放源代码 TCP/IP 协议栈。 LWIP 的含义是 Light Weight( 轻型 )IP 协议。 LWIP TCP/IP 实
现的重点是在保持 TCP协议主要功能的基础上减少处理和内存需求, 因为 LWIP使用无顺数据复制并
经裁剪的 API,一般它只需要几十 KB的 RAM和 40KB左右的 ROM就可以运行。同时 LWIP可以移植到
操作系统上, 也可以在无操作系统的情况下独立运行。 这使 LWIP协议栈适合在低端嵌入式系统中使
用。
LWIP的特性如下:
1. 支持多网络接口下的 IP 转发;
2. 支持 ICMP协议;
3. 支持主机和路由器进行多播的 Internet 组管理协议( IGMP);
4. 包括实验性扩展的 UDP(用户数据 报协议);
5. 包括阻塞控制, RTT估算和快速恢复和快速转发的 TCP;
6. 提供专门的内部回调接口( raw API )用;
7. 支持 DNS;
8. 支持 SNMP;
9. 支持 PPP;
10. 支持 ARP;
11. IP fragment 的支持;
12. 支持 DHCP协议,动态分配 IP 地址;
13. 可选择的 Berkeley 接口 API(多线程情况下) ;
LWIP的源代码从作者 Adam Dunkels 的官方网站上下载 ( 网址为: www.sics.se/~adam/lwip/) ,
版本号为 1.3.1 。以下为解压后的目录结构。 LWIP 的目录结构主要分为五个部分:
1. Api\ : 应用程序接口文件,包括 RAW,BSD以及正式提供的 3 种 API。
2. Arch\ : 与硬件和 OS有关的文件,包括网络驱动,移植需要修改的文件。
3. Core\ :ICMP, IP,TCP,UDP协议的实现文件,以及一些辅助函数, LWIP 实现的核心代码。
4. Include\ :LWIP 的包括文件。
5. Netif\ :ARP 协议和 LWIP 网络设备驱动程序的模板,用户为自己的网络接口设计的驱动
程序应该与 ethernetif.c 中给出的驱动框架相同。
二、LwIP 的整体构架和进程模型:
传统的 TCP/IP 协议栈的实现方法严格分层,一般每一层都是一个独立的进程。这样方法虽然
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cyh76339129
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