嵌入式WEB服務(wù)器中TCP/IP協(xié)議棧的設計與實(shí)現

嵌入式TCP/IP協(xié)議棧結構如圖2所示。

圖2 嵌入式TCP/IP協(xié)議棧

2.2 嵌入式TCP/IP協(xié)議棧數據處理流程

嵌入式TCP/IP協(xié)議棧處理數據流程如圖3所示。

系統初始化后，進(jìn)入主程序循環(huán)部分。主程序循環(huán)包括兩大部分：對接收到的以太網(wǎng)數據幀進(jìn)行解包和對欲發(fā)送的數據進(jìn)行封裝并發(fā)送。對接收到的以太網(wǎng)數據幀進(jìn)行解包，供應用程序使用；對欲發(fā)送的數據進(jìn)行打包，將數據以以太網(wǎng)數據幀的格式發(fā)送出去，使采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)內所有計算機能收到此數據幀。

詳細過(guò)程為：先檢查是否收到以太網(wǎng)數據幀，若己收到以太網(wǎng)數據幀，則檢測以太網(wǎng)數據幀首部，判斷所載數據類(lèi)型，然后對接收到的數據進(jìn)行相應處理：若接收到的以太網(wǎng)數據幀中包含ARP數據，則調用ARP處理程序；若接收到的以太網(wǎng)數據幀中包含IP數據報，則針對其是否為ICMP、TCP協(xié)議格式分別進(jìn)行相應的解包處理。若不包含IP數據報，則丟棄此數據幀。

若未收到以太網(wǎng)數據幀，此時(shí)若有數據要發(fā)送，則對數據進(jìn)行打包，將數據以以太網(wǎng)數據幀的格式發(fā)送出去。若無(wú)數據要發(fā)送，則回到主程序循環(huán)。

圖3 嵌入式TCP/IP協(xié)議棧主流程圖

3 嵌入式Web服務(wù)器中TCP/IP棧的實(shí)現

3.1 ARP協(xié)議實(shí)現

嵌入式Web服務(wù)器中ARP協(xié)議主要功能是進(jìn)行IP地址與以太網(wǎng)地址之間的轉換，當系統收到發(fā)送數據請求時(shí)，協(xié)議棧就需要返回IP數據報，所有的 IP數據報都要進(jìn)一步封裝成以太網(wǎng)幀才能發(fā)送給網(wǎng)絡(luò )控制器，而所加的以太網(wǎng)首部中就包含了由ARP協(xié)議解析目的IP地址所得來(lái)的對應的物理地址。

首先ARP程序檢測以太網(wǎng)幀的類(lèi)型字段以判斷其協(xié)議類(lèi)型。以太網(wǎng)標準規定，當一個(gè)以太網(wǎng)幀攜帶一個(gè)ARP消息時(shí)，類(lèi)型字段必須包含十六進(jìn)制值0806。接著(zhù)，檢測消息中的操作字段以確認是一個(gè)請求消息還是一個(gè)應答消息。若是一個(gè)請求消息，ARP程序比較目標IP地址與自己的IP地址，如果一樣，則要回發(fā)一個(gè)應答消息。對接收到的來(lái)自遠程主機的任何試圖解析Web服務(wù)器地址的ARP請求，Web服務(wù)器都會(huì )做出回應。

當Web服務(wù)器向客戶(hù)機發(fā)送一個(gè)ARP消息時(shí)，此消息是嵌入一個(gè)以太網(wǎng)幀中廣播給網(wǎng)上的所有計算機，每臺計算機收到這個(gè)請求后都會(huì )檢測其中的IP地址。與該IP地址匹配的計算機發(fā)送一個(gè)應答，這個(gè)應答消息被放進(jìn)一個(gè)幀中直接發(fā)回給Web服務(wù)器，而其他的計算機則會(huì )丟棄收到的請求，不發(fā)任何應答。這種方式雖然對網(wǎng)絡(luò )造成一定的壓力，但節省嵌入式設備的寶貴資源。在等待應答的時(shí)間里，ARP將到達的TCP包丟棄，一旦收到應答，ARP高速緩存就用目的以太網(wǎng)地址更新，然后等待分組就用高速緩存中的目的以太網(wǎng)地址更新，分組就被發(fā)送了。