IPv4/IPv6雙協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)方案解析

3.3 IPv6模塊

IPv6[2]模塊主要包括兩部分的功能，一是負(fù)責(zé)從網(wǎng)絡(luò)接口層接收IPv6數(shù)據(jù)包，對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行一定的處理后發(fā)送給上層處理模塊(TCP或ICMPv6)。二是從上層接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行報(bào)文的選路，封裝IPv6報(bào)頭后將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)接口層。

3.3.1 ICMPv6[3]的簡(jiǎn)化分析

⑴ICMPv6信息報(bào)文

嵌入式設(shè)備只需作為Ping的接收端，所以不需要發(fā)送回顯請(qǐng)求報(bào)文和處理回顯應(yīng)答報(bào)文。為了讓客戶端可以測(cè)試網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)以及測(cè)試使用，必須支持接收請(qǐng)求報(bào)文和發(fā)送相應(yīng)的應(yīng)答報(bào)文。

⑵ICMPv6錯(cuò)誤報(bào)文

由于嵌入式設(shè)備不會(huì)作為路由轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，所以需要實(shí)現(xiàn)發(fā)送端口不可達(dá)報(bào)文，同時(shí)要支持超時(shí)報(bào)文通告對(duì)端超時(shí)錯(cuò)誤。在BSD中，IP層沒(méi)有發(fā)送參數(shù)問(wèn)題報(bào)文， ICMPv6無(wú)需支持處理參數(shù)問(wèn)題報(bào)文。

3.3.2鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議(NDP)的簡(jiǎn)化分析

NDP[4]是IPv6協(xié)議的一個(gè)基本組成部分，它用于地址解析、鄰居發(fā)現(xiàn)以及路由器及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)發(fā)現(xiàn)。本協(xié)議棧不支持路由功能，所以無(wú)需實(shí)現(xiàn)發(fā)送路由器通告報(bào)文，但必須接受路由器通告報(bào)文，以完成路由發(fā)現(xiàn)功能。同時(shí)支持鄰居通告和鄰居請(qǐng)求報(bào)文的接收和發(fā)送，以實(shí)現(xiàn)地址解析和重復(fù)探測(cè)。

3.4 TCP模塊

在TCP之上實(shí)現(xiàn)有限的WEB服務(wù)，可以對(duì)該協(xié)議的實(shí)現(xiàn)機(jī)制作相應(yīng)的簡(jiǎn)化及優(yōu)化。

3.4.1 TCP模塊的擴(kuò)展

TCP對(duì)IPv4和IPv6報(bào)文的處理過(guò)程沒(méi)有任何的不同，但是由于IPv4和IPv6地址結(jié)構(gòu)不同，需要對(duì)使用IP地址的部分進(jìn)行擴(kuò)展。

⑴數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展

PCB是用來(lái)記錄每個(gè)TCP連接狀態(tài)的，包括本地IP地址和遠(yuǎn)程IP地址，擴(kuò)展時(shí)使用union結(jié)構(gòu)添加IPv6地址，同時(shí)添加標(biāo)識(shí)位區(qū)別連接。

⑵操作擴(kuò)展

在TCP處理過(guò)程中包括輸入時(shí)對(duì)IP地址和端口號(hào)的匹配，輸出時(shí)校驗(yàn)和的計(jì)算和路由的查找。由于對(duì)IPv4和IPv6報(bào)文調(diào)用相同的處理函數(shù)，需要在實(shí)現(xiàn)時(shí)在這幾個(gè)函數(shù)的處理過(guò)程中加入對(duì)相應(yīng)PCB中標(biāo)識(shí)位的判斷。

3.4.2 簡(jiǎn)化TCP狀態(tài)機(jī)

TCP的面向連接和可靠性傳輸?shù)忍匦詻Q定了每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的TCP狀態(tài)機(jī)龐大而且復(fù)雜，對(duì)于嵌入式應(yīng)用，可以根據(jù)需要進(jìn)行簡(jiǎn)化。

建立連接分為主動(dòng)打開(kāi)和被動(dòng)打開(kāi)，本協(xié)議棧設(shè)計(jì)作為監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)的服務(wù)器端，僅實(shí)現(xiàn)被動(dòng)打開(kāi)。在設(shè)計(jì)中去掉了CLOSED狀態(tài)，讓它一開(kāi)始就處于LISTEN狀態(tài)，等待對(duì)方發(fā)起連接。

斷開(kāi)連接分為主動(dòng)斷開(kāi)和被動(dòng)斷開(kāi)，從安全性的角度考慮，本設(shè)計(jì)僅實(shí)現(xiàn)主動(dòng)斷開(kāi)連接。當(dāng)服務(wù)器發(fā)送完數(shù)據(jù)時(shí)，向客戶機(jī)發(fā)送關(guān)閉連接請(qǐng)求。

通過(guò)以上分析，根據(jù)特定的應(yīng)用不失一般性的裁減掉復(fù)雜和冗余的機(jī)制，除去標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)中的客戶端部分，簡(jiǎn)化連接的建立和關(guān)閉過(guò)程，就得到如圖2所示的簡(jiǎn)化的TCP狀態(tài)機(jī)模型。

圖2 簡(jiǎn)化TCP有限狀態(tài)機(jī)