IP协议栈的设计与实现

随着因特网的迅速发展，Web应用越来越广泛。由于Web技术的开放性和独立平台特性，大大降低了软件系统和通信系统的设计、维护工作量，节省了人员培训费用，提高了现场测试和控制设备的管理水平。而嵌入式Web服务器将Web服务器引入到现场测试和控制设备中，在相应的硬件平台和软件系统的支持下，使传统的测试和控制设备转变为具备了以TCP/IP为底层通信协议，Web技术为核心的基于互联网的网络测试和控制设备，有着一般Web服务器所不具有优势。本文就嵌入式Web服务器在通信协议的选择方面做了具体的研究。

1 嵌入式Web服务器的结构分析

嵌入式Web服务器运行的目标系统大多是各类专用设备，内存资源和存储器资源非常有限，它通常作为一种监控、管理手段去控制和配置各种电子设备，实现设备的智能化和信息化。嵌入式Web服务器的应用系统框架如下图所示：

图1 嵌入式Web服务器的应用系统框架

图1虚线框中的是嵌入式Web服务器的框架结构，用户接口库是嵌入式Web服务器和其他设备的控制接口。内嵌于设备的Web服务器可以向任何接入它所在网络的合法用户提供统一的基于浏览器方式的操作和控制界面，浏览器成了设备的前端控制板。而HTTP引擎是Web服务器的核心，Web服务器同Web 浏览器之间的通信是通过HTTP协议进行的，这一通用的、无状态的、面向对象的协议是Web浏览器和Web服务器之间的应用层协议，是建构在TCP/IP 协议基础之上的。因此在嵌入式Web服务器中，TCP/IP协议栈的实现是整个系统的基石。

2 嵌入式Web服务器的TCP/IP协议栈设计

嵌入式系统最先利用轻型工业网络进行互连，比如CAN,PROFIBUS,MODBUS等组织的工业网络能够进行各工业设备间的互访和信息交流，但是这些工业网络协议之间标准不统一，通信半径也比较短，推广的前景不乐观。TCP/IP协议作为一种成熟的网际互联手段和事实标准，毫无疑问成为了嵌入式系统连入互联网的首选协议。但是在嵌入式系统中，硬件资源较少，通常缺乏足够的处理器和存储器资源以支持整个TCP/IP协议族，因此嵌入式的TCP /IP技术与常规的TCP/IP实现有很大的不同。

2.1 嵌入式TCP/IP协议栈概述

嵌入式系统中实现的协议要根据系统自身的特点及功能来设计自己的协议族，因此，在嵌入式Web服务器中并非TCP/IP协议族中所有的协议都要实现，必须针对不同的网络应用对协议栈进行删减，保留其基本功能，以满足网络应用的需要。

考虑到嵌入式Web服务器的硬件处理速度慢并且存储容量相对较小的条件限制，在TCP/IP协议栈中主要能够实现ARP,IP,ICMP,TCP协议即可。具体分析如下：以太网数据的传输是采用MAC地址来识别的，而ARP协议提供IP地址和数据链路层使用的MAC地址之间的转换功能，为了保证系统在以太网的通信，首先要实现ARP协议；由于嵌入式Web服务器要能在Internet上通信，在网络层一定要实现IP协议，还要实现能报告数据传送差错等情况的ICMP协议；同时，Web服务器同Web浏览器之间的通信是通过HTTP协议进行的，在传输层采用TCP协议，能保证可靠的数据传输，进而实现其基础之上的HTTP协议。 linux操作系统文章专题:linux操作系统详解（linux不再难懂）tcp/ip相关文章:tcp/ip是什么

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