基于A(yíng)RM920T和Linux的SOHO路由器設計

　　0 引言

　　隨著(zhù)通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的迅速發(fā)展，大量網(wǎng)絡(luò )設備接入網(wǎng)絡(luò )，互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)數量正以幾何級數增長(cháng)。研究表明，IPv4 地址空間將在2011 年前耗盡，因此IPv4 地址資源非常緊缺。SOHO 路由器利用私有網(wǎng)絡(luò )IP 地址有效地緩解目前 IP 地址短缺的危機，為公司、家庭等小型局域網(wǎng)提供高效、廉價(jià)的共享上網(wǎng)方案。當前SOHO 路由器設計，采用

　　ARM7TDMI+μClinux 設計架構，ARM7 內核微處理器工作頻率為50M 左右，而以太網(wǎng)控制芯片工作頻率一般為100M，處理器速度難以滿(mǎn)足高速接入網(wǎng)用戶(hù)要求;μClinux 操作系統，不具有內存保護機制，任何程序都有可能導致內核崩潰，系統穩定性較差。本文采用ARM920T 內核微處理器，工作頻率200M，足以滿(mǎn)足高速接入網(wǎng)用戶(hù)要求，它具有先進(jìn)的MMU 體系結構，支持WinCE、EPOC32、Linux 操作系統。Linux 操作系統，具有內存保護機制和強大的網(wǎng)絡(luò )控制功能，能防止惡意程序對系統的破壞并實(shí)現*濾防火墻，有效地提高了系統的穩定性和安全性。

linux操作系統文章專(zhuān)題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）

　　1 SOHO 路由器原理

　　路由器有位于網(wǎng)絡(luò )中心的核心路由器、連接企業(yè)級網(wǎng)絡(luò )的企業(yè)路由器以及把家庭或小單位用戶(hù)接入網(wǎng)絡(luò )的 SOHO 路由器。SOHO 路由器能夠實(shí)現自動(dòng)配置和基本數據包路由、過(guò)濾功能。從嚴格意義上來(lái)講，SOHO 路由器并不能完全稱(chēng)之為路由器，它只實(shí)現部分傳統路由器的功能。SOHO 路由器采用NAT(Network Address TranslaTIon)轉換技術(shù)，把局域網(wǎng)內部私用有IP 地址轉換成一個(gè)合法的公網(wǎng)IP 地址，使私有網(wǎng)絡(luò )中多臺主機共享一個(gè)合法的 IP 地址訪(fǎng)問(wèn)因特網(wǎng)。

　　本文利用 Linux 內核支持IP Masquerade(IP 偽裝)技術(shù)實(shí)現NAT 轉換，實(shí)現多臺主機共享訪(fǎng)問(wèn)因特網(wǎng)。IP Masquerade 工作原理：客戶(hù)機將實(shí)現IP Masquerade 的Linux 機器設置為缺省網(wǎng)關(guān)，當IP Masquerade 的Linux 機器收到客戶(hù)機的數據包時(shí)，對其進(jìn)行改寫(xiě)，將源地址替換為自己的IP 地址，將源端口號換成一個(gè)新的端口號，并且對該過(guò)程進(jìn)行記錄;當接收到響應數據包時(shí)，如果其端口號正是先前所指定的端口號則再對該數據包進(jìn)行改寫(xiě)，將其目的IP 地址及目的端口號替換為原來(lái)記錄的客戶(hù)機IP 地址和端口號，然后再發(fā)送給客戶(hù)機。

　　2 系統硬件設計

　　系統以 S3C2410X 微處理器為核心，外擴存儲器、以太網(wǎng)控制器、交換控制器、配以必要的調試接口、電源電路和時(shí)鐘發(fā)生電路構成，硬件結構框圖如圖1 所示。

　　(1) 微處理器與存儲系統

　　S3C2410X 是SAMSUNG 公司開(kāi)發(fā)的一款低價(jià)、低功耗、高性能應用于PDA、Internet設備的微處理器，工作頻率200M，能滿(mǎn)足高速處理要求。系統擴展了1 片64MB NANDF1ash 芯片和2片SDRAM 芯片，NAND F1ash 芯片中存儲Bootloader 引導程序和Linux 內核，系統上電復位后從中執行初始化代碼。

　　(2) 以太網(wǎng)控制芯片

　　DM9000 是一款高性?xún)r(jià)比以太網(wǎng)控制芯片，具有通用處理接口以太網(wǎng)MAC 控制器，能與10Base-T 的UTP3/4/5 和100Base-T 的UTP5 接口連接，滿(mǎn)足高速接入網(wǎng)要求，也支持通過(guò)MII 接口與其它MII 接口的收發(fā)器互聯(lián)。

　　(3) 交換控制芯片

　　RTL8305S 是臺灣瑞昱公司最新設計的5 端口10/100Mbps 高速以太網(wǎng)絡(luò )交換控制芯片，五個(gè)端口分成三個(gè)組(X 組，Y 組，第五端口)，可通過(guò)相關(guān)引腳靈活配置;集成了5個(gè)MAC(媒體存取控制器)、5 個(gè)實(shí)體層收發(fā)器、1M SRAM 和1K MAC 地址記憶區，有效地減少查表時(shí)間和轉儲時(shí)間，適用于高速局域網(wǎng)交換器;每一個(gè)端口均可支持100Mbps的100BASE-TX 高速以太網(wǎng)傳輸或10Mbps 的10BASE-T 的以太網(wǎng)傳輸。