基于TCP/IP协议栈的嵌入式异构网络的研究
2022-06-09
摘 要：因特网的迅猛发展，给世界带来了翻天覆地的变化，是人类真正进入了信息产业时代。时至今日，嵌入式领域也不断涌现出连入因特网的巨大需求，特别是物联网产业、移动终端等发展方向。在对TCP/IP结构有了大致的基础上，本文将针对基于TCP/IP协议栈的嵌入式异构网络进行研究。
关键词：TCP/IP；协议栈；嵌入式；异构网络
中图分类号：TN915.05
关于嵌入式系统（Embedded System）的定义，可说是众说纷纭。有的人说嵌入式系统是一个封闭系统，无磁碟系统，I/O很少的系统，也有人说嵌入式系统是软硬体整合的系统。一个是根据英国电机工程师协会的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或甚至工厂运作的装置。这种定义似乎把整个嵌入式系统的应用缩小至控制或监视两方面而已，比较狭隘。由于网路的发达，将使几乎目前主要热门的嵌入式系统都具备网路功能，几手资讯家电产品所采用的系统，清一色都是嵌入式系统，如网路冰箱、上网机（Set Top Box）、WebPAD等等[1]。可见在未来，嵌入式系统定义势将越来越模糊，但却会一点一滴的融入你我的生活里面。
1 嵌入式系统的概述
元件则是由一些物件共同合作，提供服务，隐藏其设计内容，只开放特定界面让外界能存取这服务。它如同一个黑盒子，只允许需求者透过其所开放出来的界面来存取，需求者毋需了解实作细节，也毋需费心维护。如此一来，元件很容易被整合到任一应用程式之中，例如COM[eded98]及Enterprise Java Bean为MultimediaManager之元件，开放出一界面物件ImageObserver，以提供影像更新之服务，客户端ImageManager元件只能透过界面物件ImageObserver 来存取其服务，而无法了解MultimediaManager之实作细节。物件导向应用框架（Object-Oriented Application Framework，OOAF）为一个可重用的、半成品之程式，设计者很容易根据其需要，将其修改为符合自己需求之应用程式[2]。
2 嵌入式TCP/IP
网际协议族（也称为网络协议族，Internet Protocol suite）是因特网和大多数商业网络中所运行通信协议的集合。它也被称为TCP/IP协议栈，以协议栈中两个最重要的协议命名，包括传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）和网际协议（Internet Protocol，IP）。TCP/IP代表一族协议，是互联网上使用的网络协议，它包括ARP、IP、ICMP、IGMP、UDP和TCP等。TCP/IP通常被认为是一个4层协议系统。
目前，嵌入式协议栈的提供有两种方式：一种是独立的第三方协议栈产品；另一种嵌入式操作系统提供商提供协议栈产品。后一种方法在开发时相对要简单些，而且能够提供较强的软件可使用性。
3 基于TCP/IP协议栈的嵌入式异构网络
框架是一个可重用的设计，此设计有两个要素，其一为一组抽象化的类别，其二为代表这组类别的物件集合，其基于互动关系所提供的服务。例如Microsoft公司的MFC即是针对视窗环境程式的设计所开发出之框架，用以处理有关视觉化人机界面之呈现，让设计者只需专注于解决应用本身之问题。使用框架之优点如下。
（1）模组化（Modularity）：框架藉由隐藏其实作细节，只提供稳定界面之机制，加强其模组化之设计。
关键词：TCP/IP；协议栈；嵌入式；异构网络
中图分类号：TN915.05
关于嵌入式系统（Embedded System）的定义，可说是众说纷纭。有的人说嵌入式系统是一个封闭系统，无磁碟系统，I/O很少的系统，也有人说嵌入式系统是软硬体整合的系统。一个是根据英国电机工程师协会的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或甚至工厂运作的装置。这种定义似乎把整个嵌入式系统的应用缩小至控制或监视两方面而已，比较狭隘。由于网路的发达，将使几乎目前主要热门的嵌入式系统都具备网路功能，几手资讯家电产品所采用的系统，清一色都是嵌入式系统，如网路冰箱、上网机（Set Top Box）、WebPAD等等[1]。可见在未来，嵌入式系统定义势将越来越模糊，但却会一点一滴的融入你我的生活里面。
1 嵌入式系统的概述
元件则是由一些物件共同合作，提供服务，隐藏其设计内容，只开放特定界面让外界能存取这服务。它如同一个黑盒子，只允许需求者透过其所开放出来的界面来存取，需求者毋需了解实作细节，也毋需费心维护。如此一来，元件很容易被整合到任一应用程式之中，例如COM[eded98]及Enterprise Java Bean为MultimediaManager之元件，开放出一界面物件ImageObserver，以提供影像更新之服务，客户端ImageManager元件只能透过界面物件ImageObserver 来存取其服务，而无法了解MultimediaManager之实作细节。物件导向应用框架（Object-Oriented Application Framework，OOAF）为一个可重用的、半成品之程式，设计者很容易根据其需要，将其修改为符合自己需求之应用程式[2]。
2 嵌入式TCP/IP
网际协议族（也称为网络协议族，Internet Protocol suite）是因特网和大多数商业网络中所运行通信协议的集合。它也被称为TCP/IP协议栈，以协议栈中两个最重要的协议命名，包括传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）和网际协议（Internet Protocol，IP）。TCP/IP代表一族协议，是互联网上使用的网络协议，它包括ARP、IP、ICMP、IGMP、UDP和TCP等。TCP/IP通常被认为是一个4层协议系统。
目前，嵌入式协议栈的提供有两种方式：一种是独立的第三方协议栈产品；另一种嵌入式操作系统提供商提供协议栈产品。后一种方法在开发时相对要简单些，而且能够提供较强的软件可使用性。
3 基于TCP/IP协议栈的嵌入式异构网络
框架是一个可重用的设计，此设计有两个要素，其一为一组抽象化的类别，其二为代表这组类别的物件集合，其基于互动关系所提供的服务。例如Microsoft公司的MFC即是针对视窗环境程式的设计所开发出之框架，用以处理有关视觉化人机界面之呈现，让设计者只需专注于解决应用本身之问题。使用框架之优点如下。
（1）模组化（Modularity）：框架藉由隐藏其实作细节，只提供稳定界面之机制，加强其模组化之设计。