嵌入式WEB服務器中TCP/IP協(xié)議棧的設計與實現(xiàn)

嵌入式TCP/IP協(xié)議棧結構如圖2所示。

圖2 嵌入式TCP/IP協(xié)議棧

2.2 嵌入式TCP/IP協(xié)議棧數據處理流程

嵌入式TCP/IP協(xié)議棧處理數據流程如圖3所示。

系統(tǒng)初始化后，進入主程序循環(huán)部分。主程序循環(huán)包括兩大部分：對接收到的以太網數據幀進行解包和對欲發(fā)送的數據進行封裝并發(fā)送。對接收到的以太網數據幀進行解包，供應用程序使用；對欲發(fā)送的數據進行打包，將數據以以太網數據幀的格式發(fā)送出去，使采用TCP/IP協(xié)議的以太網內所有計算機能收到此數據幀。

詳細過程為：先檢查是否收到以太網數據幀，若己收到以太網數據幀，則檢測以太網數據幀首部，判斷所載數據類型，然后對接收到的數據進行相應處理：若接收到的以太網數據幀中包含ARP數據，則調用ARP處理程序；若接收到的以太網數據幀中包含IP數據報，則針對其是否為ICMP、TCP協(xié)議格式分別進行相應的解包處理。若不包含IP數據報，則丟棄此數據幀。

若未收到以太網數據幀，此時若有數據要發(fā)送，則對數據進行打包，將數據以以太網數據幀的格式發(fā)送出去。若無數據要發(fā)送，則回到主程序循環(huán)。

圖3 嵌入式TCP/IP協(xié)議棧主流程圖

3 嵌入式Web服務器中TCP/IP棧的實現(xiàn)

3.1 ARP協(xié)議實現(xiàn)

嵌入式Web服務器中ARP協(xié)議主要功能是進行IP地址與以太網地址之間的轉換，當系統(tǒng)收到發(fā)送數據請求時，協(xié)議棧就需要返回IP數據報，所有的 IP數據報都要進一步封裝成以太網幀才能發(fā)送給網絡控制器，而所加的以太網首部中就包含了由ARP協(xié)議解析目的IP地址所得來的對應的物理地址。

首先ARP程序檢測以太網幀的類型字段以判斷其協(xié)議類型。以太網標準規(guī)定，當一個以太網幀攜帶一個ARP消息時，類型字段必須包含十六進制值0806。接著，檢測消息中的操作字段以確認是一個請求消息還是一個應答消息。若是一個請求消息，ARP程序比較目標IP地址與自己的IP地址，如果一樣，則要回發(fā)一個應答消息。對接收到的來自遠程主機的任何試圖解析Web服務器地址的ARP請求，Web服務器都會做出回應。

當Web服務器向客戶機發(fā)送一個ARP消息時，此消息是嵌入一個以太網幀中廣播給網上的所有計算機，每臺計算機收到這個請求后都會檢測其中的IP地址。與該IP地址匹配的計算機發(fā)送一個應答，這個應答消息被放進一個幀中直接發(fā)回給Web服務器，而其他的計算機則會丟棄收到的請求，不發(fā)任何應答。這種方式雖然對網絡造成一定的壓力，但節(jié)省嵌入式設備的寶貴資源。在等待應答的時間里，ARP將到達的TCP包丟棄，一旦收到應答，ARP高速緩存就用目的以太網地址更新，然后等待分組就用高速緩存中的目的以太網地址更新，分組就被發(fā)送了。