IPv6在WebitOS中的设计与实现

论文摘要

在过去的20多年里,以TCP/IPv4为核心的Internet得到了飞速的发展,但随着网络规模的扩大、上网设备和人数的增多,IPv4已经逐渐逼近自身发展的极限,随之而来的问题也越来越引起了世界范围内广泛的关注。其中比较显著的问题是IP地址资源的不足,而这正是所有新加入Internet的计算机以及其他网络数字化设备所迫切需要的。与IPv4的32位地址不同,下一代IP协议即IPv6,它采用长度为128位的地址,地址空间几乎可以视为无限。IPv6不仅完全的解决了地址短缺问题,同时还对在IPv4中解决不好的其它问题,例如端到端IP连接、服务质量、安全性、移动性等方面进行了改进。 随着网络的发展,在嵌入式操作系统中集成TCP/IP协议栈,与系统相应的硬件配合,为嵌入式系统提供联网功能,已经成为嵌入式系统发展的重要方向。IPv6协议的新特性可以更好地满足嵌入式系统对联网功能的需求。所以,在嵌入式系统中实现IPv6协议有其良好的应用前景。因此我们在基于ATmega128处理器的WebitOS实时操作系统上设计与实现了嵌入式IPv6协议栈。由于WebitOS操作系统是一个可配置的嵌入式操作系统,它要求系统的所有功能以模块组件的方式进行发布,因此我们把IPv6协议实现也考虑为一模块组件与IPv4协议模块组件并列存在。主要完成了IPv6报头、扩展报头和ICMPv6报头的设计,IPv6的输入处理、输出处理,ICMPv6的差错报文、回送请求和回送应答以及邻居请求和邻居公告功能。在嵌入式系统的有限资源下,解决了IPv4地址空间的耗尽问题,并且实现了IPv6的部分功能。最后我们通过实验对IPv6进行了抓包分析,并对IPv6与IPv4进行了性能分析和比较。

论文目录

• 独创性声明
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题提出的背景
• 1.2 课题的提出
• 1.3 论文的组织
• 第二章 WebitOS和IPv6
• 2.1 嵌入式操作系统WebitOS和TCP／IP协议栈
• 2.1.1 嵌入式操作系统
• 2.1.2 嵌入式操作系统WebitOS
• 2.1.3 嵌入式操作系统WebitOS的TCP／IP协议栈
• 2.1.3.1 TCP／IP协议栈的结构
• 2.1.3.2 WebitOS的TCP／IP协议栈
• 2.2 IPv6和ICMPv6
• 2.2.1 IPv6的特点
• 2.2.2 IPv6的地址
• 2.2.3 IPv6的基本报头和扩展报头
• 2.2.4 ICMPv6
• 2.2.5 邻居发现协议
• 第三章 IPV6的设计与实现
• 3.1 硬件环境和软件环境
• 3.2 IPv6的设计思想
• 3.3 IPv6和ICMPv6的数据结构
• 3.3.1 IPv6的数据结构
• 3.3.2 ICMPv6的数据结构
• 3.4 IPv6的输入处理和输出处理
• 3.4.1 IPv6的输入处理ipv6in模块
• 3.4.2 IPv6的输出处理ipv6out模块
• 3.5 ICMPv6的实现
• 3.5.1 差错报文
• 3.5.2 信息报文
• 3.5.3 邻居发现
• 3.6 相关层的接口函数的修改
• 3.6.1 链路层接口函数的修改
• 3.6.2 传输层接口函数的修改
• 3.6.3 对已存在的数据结构的修改
• 第四章 IPv6的测试与评价
• 4.1 测试环境
• 4.2 对ping6的抓包分析
• 4.3 通过ping6与ping的对IPv6和IPv4的比较与分析
• 4.4 对IPv6的功能评价
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 科研经历