将嵌入式IPv6协议栈模块化

手机大家都不陌生，其中，它的芯片并不是真正的计算机芯片，但是却是可以理解为是一种计算机芯片的裁剪版。这也就是嵌入式思想的简单认识。那么加入IPv6协议栈的技术，将两者有效结合起来的设计就是我们几天讨论的话题。

嵌入式IPv6协议栈的设计思想

嵌入式系统的IPv6微型协议栈，直接面对硬件，没有一个多任务操作系统平台;MCU中的程序结构一般是顺序执行和硬件中断相配合的方式，与高级操作系统中多线程并发执行的方式截然不同。因为单片机上系统的各种资源是有限的，例如CPU的处理速度、字长，RAM、ROM存储器的容量以及接口的数量等与通用计算机相比有很大差距，所以如何使协议栈做到精细、通信可靠、功能相对完善，而且又能发挥单片机的特点成为IPv6微型协议栈设计的关键问题。“微型化”思想主要体现在设计方案核心应着眼于设计体积小，但又不影响运行的协议栈，所以要对协议栈的裁剪方面进行深入研究，去掉不必要的组件、传统的复杂调度机制和额外的扩展功能，甚至可以去除操作系统等。

综合研究以上多方面因素，提出了能够适用于无线传感器网络的嵌入式IPv6微型协议栈的设计要求。

①协议栈运行于单片机系统上，具有较强的兼容性。可以在以太网上正确运行，同时在此基础上可以借助IEEE802.15.4 MAC的无线数据传输功能来传送数据包。

②实现IPv6基本协议栈核心协议的最基本功能、包括IPv6基本描述协议、ND(邻居发现)协议、ICMPv6(因特网控制报文)协议和IPv6地址的自动配置协议等。

IPv6基本描述协议：IPv6数据包的发送、接收、处理等基本功能。

ND(邻居发现)协议：邻居发现的地址解析功能，实现邻居请求和邻居通告。

ICMPv6(因特网控制报文)协议：主要实现控制报文的消息处理，以及对网络诊断功能的回应请求和回应答复。

IPv6地址自动配置协议：根据IPv6地址格式的要求，主要实现IPv6链路本地地址的配置和请求节点多播地址的配置。

③利用对校验和字段的汁算与处理来提高ICMPv6、TCP等协议运行的正确性。

④实现简单的应用层协议(如TELNET/SNMP协议)，利用远程终端可以登录到运行嵌入式IPv6协议栈的单片机系统，以及进行简单的控制和管理操作。

嵌入式IPv6协议栈的分层与模块化设计

嵌入式IPv6协议栈采用分层结构进行没计，将整个协议栈(包括TCP及上层应用)分为4个层次：事件触发接口层、TCP/IP网络协议层、NIC网络接口核心层和网络设备驱动接口层。

各层的功能简述如下：

①事件触发接口层。该层对应于TCP/IP模型的应用层协议(OSI模型的高层协议)，主要功能是定义网络数据的格式以及网络的应用。

②TCP/IP网络协议层。该层对应于TCP/IP模型的传输层协议和网络层协议(OSI模型的3、4两层)，主要功能是定义数据如何传输到目的地的。使用TCP协议在两台主机之间建立端到端的连接，保证可靠的传输;IP协议进行路由选择和基于IP的寻址。

③NIC网络接口核心层。该层是整个网络接口的关键部位，其上层是具体的网络协议，下层是驱动程序。它为上层提供统一的发送接口，屏蔽各种各样的物理介质;同时负责把来自下层的包向合适的协议发送。

④网络设备驱动接口层。该层是分层结构的最底层，其主要功能是控制具体物理介质，从物理介质接收和发送数据，并对物理介质进行诸如最大数据包之类的各种设置。

结合对嵌入式IPv6协议栈设计要求和分层结构的全面分析，将设计实现划分为4个模块。
各模块的功能简述如下：

①网络接口核心模块。该模块为网络协议提供统一的发送接口，屏蔽各种各样的物理介质；同时负责把来自下层的包向合适的协议配送。

②事件接口模块。嵌入式IPv6协议栈没有采用BSD套接口，而是采用了事件驱动接口。当特定TCP/IP事件发生时，将调用应用程序;而当应用程序产生输出数据时，也通过此接口发送出去。

③SNMP网管模块。该模块负责获取IPv6无线传感器网络节点的相关MIB信息。