一種嵌入式IPv4/IPv6雙協(xié)議棧的實(shí)現

3.2網(wǎng)絡(luò )接口的實(shí)現

網(wǎng)絡(luò )接口層在設計上主要考慮下面幾個(gè)目標：⑴向協(xié)議層提供一個(gè)統一的網(wǎng)絡(luò )通信接口，能夠將上層協(xié)議模塊與具體的網(wǎng)絡(luò )接口硬件隔離開(kāi)來(lái)，以利于向不同操作系統的移植；⑵支持一個(gè)網(wǎng)絡(luò )接口配置多個(gè)IP地址的功能，因為IPv6一個(gè)接口的IP地址包括本地鏈路、本地站點(diǎn)和全局三類(lèi)地址；⑶支持多播報文的收發(fā)，提供動(dòng)態(tài)的多播IP與多播MAC地址的映射服務(wù)；⑷提供較好的通信性能等。

針對上述目標，設計了如下的網(wǎng)絡(luò )接口控制結構：

struct netif {
struct netif *next; /*指向下一個(gè)netif結構的指針*/
netif_ipaddr *iplist; /*指向接口的ip地址鏈的首指針*/
char name[2]; /*接口名稱(chēng)*/
err_t (* input)(struct pbuf *p, struct netif *); /*接口輸入函數指針*/
err_t (* output)(struct netif *, struct pbuf *p,netif_addr *); /*接口輸出函數指針*/
err_t (* linkoutput)(struct netif *, struct pbuf *p); /*鏈路層輸出函數指針*/
void *state; /*指向接口的狀態(tài)信息*/
mac_addr netifmacaddr; /*接口的MAC地址*/
netif_multi *multilist; /*本接口的MAC多播地址鏈首指針*/
┊ /*省略了部分信息 */
};

網(wǎng)絡(luò )接口層是協(xié)議棧與下層網(wǎng)絡(luò )設備驅動(dòng)程序之間的接口，同時(shí)支持IPv4報文和IPv6報文，通過(guò)判斷幀的類(lèi)型字段，把接收到的不同類(lèi)型的報文交給不同的協(xié)議模塊進(jìn)行處理。

3.3 IPv6模塊

IPv6[2]模塊主要包括兩部分的功能，一是負責從網(wǎng)絡(luò )接口層接收IPv6數據包，對數據包進(jìn)行一定的處理后發(fā)送給上層處理模塊(TCP或ICMPv6)。二是從上層接收數據，進(jìn)行報文的選路，封裝IPv6報頭后將數據報發(fā)送給網(wǎng)絡(luò )接口層。

3.3.1 ICMPv6[3]的簡(jiǎn)化分析

⑴ICMPv6信息報文

嵌入式設備只需作為Ping的接收端，所以不需要發(fā)送回顯請求報文和處理回顯應答報文。為了讓客戶(hù)端可以測試網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)以及測試使用，必須支持接收請求報文和發(fā)送相應的應答報文。

⑵ICMPv6錯誤報文

由于嵌入式設備不會(huì )作為路由轉發(fā)設備，所以需要實(shí)現發(fā)送端口不可達報文，同時(shí)要支持超時(shí)報文通告對端超時(shí)錯誤。在BSD中，IP層沒(méi)有發(fā)送參數問(wèn)題報文， ICMPv6無(wú)需支持處理參數問(wèn)題報文。

3.3.2鄰居發(fā)現協(xié)議(NDP)的簡(jiǎn)化分析

NDP[4]是IPv6協(xié)議的一個(gè)基本組成部分，它用于地址解析、鄰居發(fā)現以及路由器及網(wǎng)絡(luò )參數發(fā)現。本協(xié)議棧不支持路由功能，所以無(wú)需實(shí)現發(fā)送路由器通告報文，但必須接受路由器通告報文，以完成路由發(fā)現功能。同時(shí)支持鄰居通告和鄰居請求報文的接收和發(fā)送，以實(shí)現地址解析和重復探測。

3.4 TCP模塊

在TCP之上實(shí)現有限的WEB服務(wù)，可以對該協(xié)議的實(shí)現機制作相應的簡(jiǎn)化及優(yōu)化。

3.4.1 TCP模塊的擴展

TCP對IPv4和IPv6報文的處理過(guò)程沒(méi)有任何的不同，但是由于IPv4和IPv6地址結構不同，需要對使用IP地址的部分進(jìn)行擴展。

⑴數據結構擴展

PCB是用來(lái)記錄每個(gè)TCP連接狀態(tài)的，包括本地IP地址和遠程IP地址，擴展時(shí)使用union結構添加IPv6地址，同時(shí)添加標識位區別連接。

⑵操作擴展

在TCP處理過(guò)程中包括輸入時(shí)對IP地址和端口號的匹配，輸出時(shí)校驗和的計算和路由的查找。由于對IPv4和IPv6報文調用相同的處理函數，需要在實(shí)現時(shí)在這幾個(gè)函數的處理過(guò)程中加入對相應PCB中標識位的判斷。