IPv4/IPv6雙協(xié)議棧實(shí)現方案解析

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。

3.4.2 簡(jiǎn)化TCP狀態(tài)機

TCP的面向連接和可靠性傳輸等特性決定了每一個(gè)標準的TCP狀態(tài)機龐大而且復雜，對于嵌入式應用，可以根據需要進(jìn)行簡(jiǎn)化。

建立連接分為主動(dòng)打開(kāi)和被動(dòng)打開(kāi)，本協(xié)議棧設計作為監聽(tīng)狀態(tài)的服務(wù)器端，僅實(shí)現被動(dòng)打開(kāi)。在設計中去掉了CLOSED狀態(tài)，讓它一開(kāi)始就處于LISTEN狀態(tài)，等待對方發(fā)起連接。

斷開(kāi)連接分為主動(dòng)斷開(kāi)和被動(dòng)斷開(kāi)，從安全性的角度考慮，本設計僅實(shí)現主動(dòng)斷開(kāi)連接。當服務(wù)器發(fā)送完數據時(shí)，向客戶(hù)機發(fā)送關(guān)閉連接請求。

通過(guò)以上分析，根據特定的應用不失一般性的裁減掉復雜和冗余的機制，除去標準狀態(tài)機中的客戶(hù)端部分，簡(jiǎn)化連接的建立和關(guān)閉過(guò)程，就得到如圖2所示的簡(jiǎn)化的TCP狀態(tài)機模型。

圖2 簡(jiǎn)化TCP有限狀態(tài)機