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

3.2 IP協(xié)議實(shí)現

IP協(xié)議主要功能是用于主機之間發(fā)送數據報的傳輸，實(shí)現比較復雜，但對于Web服務(wù)器來(lái)說(shuō)，只需完成IP協(xié)議兩項最基本的功能：第一，處理接收到的IP數據報，向上層網(wǎng)絡(luò )提交。第二，負責對TCP報文、ICMP報文進(jìn)行封裝，交給數據鏈路層進(jìn)行裝幀。

當Web服務(wù)器收到發(fā)給自己的數據幀后，需要對以太網(wǎng)首部中的幀類(lèi)型字段進(jìn)行判斷，如果該字段為0x0800，說(shuō)明后面的數據是IP數據報，將此數據提交IP層處理。IP協(xié)議判斷此數據報的IP頭部中目的IP地址字段與本地IP地址是否一致，若不一致，則丟棄該數據報；若一致，進(jìn)行IP頭部校驗和檢查，當證明數據在傳輸中沒(méi)有出現錯誤時(shí)，去掉IP頭部，將IP數據提交上層處理，即根據IP首部中的協(xié)議字段決定交給ICMP 協(xié)議還是TCP協(xié)議處理。在程序運行時(shí)，當所接收的數據被判定為IP數據報后，IP處理程序將嚴格按照以上的過(guò)程接收處理數據并進(jìn)行處理。

IP協(xié)議還要查詢(xún)是否有上層數據要發(fā)送，如果有數據發(fā)送，則將上層數據進(jìn)行IP封裝，交給數據鏈路層裝幀發(fā)送。

3.3 ICMP協(xié)議實(shí)現

ICMP提供了一種讓互聯(lián)網(wǎng)中的路由報告錯誤或提供有關(guān)意外情況信息的報文機制。它不是獨立的，是IP的一部分，在每個(gè)IP實(shí)現中必須有它。雖然它提供的信息十分豐富，但在嵌入式Web服務(wù)器應用中，只要實(shí)現回送請求（echo request）和回送應答(echo reply)就足夠了。

3.4 TCP協(xié)議實(shí)現

TCP是嵌入式Web服務(wù)器的核心。在設計嵌入式Web服務(wù)器時(shí)，系統應用層只需支持HTTP協(xié)議。嵌入式系統把要傳送的數據，參數等存入網(wǎng)頁(yè)的相關(guān)位置。對于任何TCP連接，每次只需支持HTTP協(xié)議發(fā)送網(wǎng)頁(yè)服務(wù)。在單片機這樣的系統中，資源十分有限，因此要精簡(jiǎn)TCP 協(xié)議，簡(jiǎn)化的原則有兩個(gè)：第一，不能改變其面向連接的特性；第二，簡(jiǎn)化必須能配合其所采用的應用層協(xié)議。

作為嵌入式Web服務(wù)器，TCP連接時(shí)只需處于被動(dòng)服務(wù)的狀態(tài)，所以將標準的TCP有限狀態(tài)機的主動(dòng)創(chuàng )建連接的SYN-SENT狀態(tài)，主動(dòng)關(guān)閉連接的FIN-WAIT1,FIN-WAIT2,

CLOSING,TIME-WAIT狀態(tài)都省去，在設計中，還可以舍棄CLOSED狀態(tài)，讓它開(kāi)始就處于LISTEN狀態(tài)來(lái)監聽(tīng)客戶(hù)端的連接請求。這樣，TCP的三次握手機制中，建立連接的過(guò)程時(shí)，嵌入式系統作為監聽(tīng)狀態(tài)的服務(wù)器，始終為被動(dòng)方，相當于被動(dòng)打開(kāi)后的LISTEN狀態(tài)，等待對方發(fā)起連接。當它接收到SYN數據片，它發(fā)出SYN+ACK數據片并確認它己經(jīng)收到對方的SYN，此時(shí)變?yōu)镾YN_RECEIVED狀態(tài)。再接收到對方返回的一個(gè)僅含ACK的空數據片，則三次握手完成，進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)，之后可以進(jìn)行TCP數據通訊。這樣，既節省了系統開(kāi)銷(xiāo)，同時(shí)也保證了所有的數據段都能安全正確地到達目的端。

4 結語(yǔ)

本文的創(chuàng )新之處在于對應用于嵌入式Web服務(wù)器的TCP/IP協(xié)議棧進(jìn)行了精簡(jiǎn)，既兼顧了TCP/IP協(xié)議的主要功能的實(shí)現，又照顧到嵌入式系統本身的弱點(diǎn)，利用嵌入式TCP/IP協(xié)議棧能擴展許多非智能設備的網(wǎng)絡(luò )功能，使之方便接入Internet，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

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