嵌入式TCP_IP协议栈的简化和优化.pdfVIP

嵌入式 TCP／IP 协议栈的精简和优化处理 摘 要：嵌入式 TCP／IP协议网络是嵌入式系统的典型应用． 其网络协议必须进行 适当的简化和优化，以适应在可靠性、成本、功耗等方面的严格要求。结合嵌入 式系统的一般特点，分析 TCP／IP协议栈，提出在特定应用中嵌入式网络中如何 选择 TCP／IP 协议栈的关键协议，进而提出协议栈的简化和优化方法。 关键词： 嵌入式网络； TCP／IP ：Nagle 算法 1 引言 嵌入式系统是一种基于以应用为中心、 以计算机技术为基础的专用计算机系 统、其具有软件硬件可剪裁的特点，可适用于应用系统对功能、可靠性、成本、 体积、功耗等严格要求的场合。 随着嵌入式系统的广泛使用和对嵌人式系统信息 交互要求的迫切。人们提出了利用 TCP 仃 P 协议在嵌入式系统中实现嵌入式网 络的方案。作为一种 TCP ／IP 协议的嵌人式应用．嵌入式互联网的功能必定属 于嵌入式系统的定义范畴之内。 所以在实际设计应用中， 必须根据特定的嵌入式 系统应用需要而决定实现哪些关键协议以及如何优化协议。 这成为了构造嵌入式 网络的关键所在。 2 嵌入式网络协议栈的精简 TCP ／IP 是一个协议族。 它由几百种网络通信协议组成， 这些协议用于组织 计算机网络中的数据通信 TCP ／IP 通常被认为是一个四层协议系统。包括链路 层、网络层、传输层和应用层的协议。 嵌入式系统的应用环境决定了其数据交互方式简洁、 数据流量较小， 可靠性 要求比较高而 TCP ／IP 协议族涵盖了计算机通信中可能存在的绝大多数情况。 比较复杂由于嵌入式系统硬件条件的限制。 在嵌入式网络中实现所有的协议是相 当困难的。同时嵌入式互联网络的特点也决定了其实现只需要 TCP 仃 P 族的一 个子集而不是所有的 TCP ／IP 协议。因而在实际应用中，需要对 TCP ／IP 协议 栈进行简化。 2.1 链路层协议的简化 链路层主要实现硬件接口、 ARP 协议以及 RARP 协议。主要作用是为其上 层协议发送和接收数据包在硬件接 El 上，根据物理层采用的标准不同。链路层 有多种协议可以选择嵌入式网络如果要接入以太网就必须实现 IEEE 802.3 规定 的 CSMMCD 协议。而实现该协议一般可以采用通用的 NICf 网络接口控制 1 芯 片。 以太网上数据的传输是采用网络 MAC 地址来进行识别的， 所以要求通信系 统必须涵盖具有 IP 地址到 MAC 地址转换功能的 ARP 协议。它包括 ARP 回应协 议和 ARP 请求协议。若要求其他计算机能与嵌入式系统进行主动通信。那么嵌 入式系统就应该实现 ARP 响应协议：如果嵌入式系统的资源有限。其向其他计 算机发送信息可使用以太网广播帧发送资料，那么就可以不用实现 ARP 请求协 议．同时这样也不需维护 IP 地址到 MAC 地的映射 RARP 协议用于实现从其他 服务器中把 MAC 地址转换成 IP 地址的功能。而在嵌入式网络中可以把 IP 地址 存储于本地内存中，这样就不要求实现 RARP 协议。 2.2 网络层协议的简化 网络层主要负责处理数据报在网络中的活动，包括