lwip协议栈源码详解

时间: 2023-09-08 07:02:01 浏览: 569
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LWIP源代码

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lwip(Lightweight IP)协议栈是一个嵌入式实现的轻量级网络通信协议栈。下面将对lwip协议栈源码进行详解。 lwip协议栈包含了常用的网络协议,如IP、TCP、UDP、ICMP等,以及相应的应用层接口。它的设计目标是针对资源有限的嵌入式设备进行优化,具有较小的内存占用和较低的计算负载。lwip协议栈支持多种操作系统和硬件平台,并且易于移植和定制。 lwip协议栈的源码主要包括核心组件和协议实现。核心组件包括网络接口、IP协议栈、TCP/IP协议栈和UDP协议栈。协议实现包括IPV4/6协议、ARP协议、DHCP协议、ICMP协议、TCP传输控制协议和UDP用户数据报协议等。 lwip协议栈的源码结构清晰,易于阅读和理解。它采用了模块化的设计思想,各个模块之间通过函数调用进行交互。源码中使用了大量的宏定义和数据结构,以提高代码的可读性和可维护性。 在lwip协议栈的源码中,可以看到它的实现流程。首先,lwip会初始化网络接口和协议栈相关的数据结构。然后,它会根据网络接口收到的数据包进行处理,包括解析和分发。接着,根据协议类型,lwip会调用相应的协议实现进行数据包的处理和转发。最后,处理完数据包后,lwip会根据协议规则生成相应的响应包,并发送到网络接口。 总之,lwip协议栈源码是一个高效、可靠且易于移植的嵌入式网络通信协议栈。通过对其源码的详细分析和理解,我们可以深入了解网络通信的实现原理,并在嵌入式设备中实现各种网络应用。
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INTRODUCTION lwIP is a small independent implementation of the TCP/IP protocol suite. The focus of the lwIP TCP/IP implementation is to reduce the RAM usage while still having a full scale TCP. This making lwIP suitable for use in embedded systems with tens of kilobytes of free RAM and room for around 40 kilobytes of code ROM. lwIP was originally developed by Adam Dunkels at the Computer and Networks Architectures (CNA) lab at the Swedish Institute of Computer Science (SICS) and is now developed and maintained by a worldwide network of developers. FEATURES * IP (Internet Protocol, IPv4 and IPv6) including packet forwarding over multiple network interfaces * ICMP (Internet Control Message Protocol) for network maintenance and debugging * IGMP (Internet Group Management Protocol) for multicast traffic management * MLD (Multicast listener discovery for IPv6). Aims to be compliant with RFC 2710. No support for MLDv2 * ND (Neighbor discovery and stateless address autoconfiguration for IPv6). Aims to be compliant with RFC 4861 (Neighbor discovery) and RFC 4862 (Address autoconfiguration) * DHCP, AutoIP/APIPA (Zeroconf), ACD (Address Conflict Detection) and (stateless) DHCPv6 * UDP (User Datagram Protocol) including experimental UDP-lite extensions * TCP (Transmission Control Protocol) with congestion control, RTT estimation fast recovery/fast retransmit and sending SACKs * raw/native API for enhanced performance * Optional Berkeley-like socket API * TLS: optional layered TCP ("altcp") for nearly transparent TLS for any TCP-based protocol (ported to mbedTLS) (see changelog for more info) * PPPoS and PPPoE (Point-to-point protocol over Serial/Ethernet) * DNS (Domain name resolver incl. mDNS) * 6LoWPAN (via IEEE 802.15.4, BLE or ZEP) APPLICATIONS * HTTP server with SSI and CGI (HTTPS via altcp) * SNMPv2c agent with MIB compiler (Simple Network Management Protocol), v3 via altcp * SNTP (Simple network time protocol) * NetBIOS name service responder * MDNS (Multicast DNS) responder * iPerf server implementation * MQTT client (TLS support via altcp) LICENSE lwIP is freely available under a BSD license. DEVELOPMENT lwIP has grown into an excellent TCP/IP stack for embedded devices, and developers using the stack often submit bug fixes, improvements, and additions to the stack to further increase its usefulness. Development of lwIP is hosted on Savannah, a central point for software development, maintenance and distribution. Everyone can help improve lwIP by use of Savannah's interface, Git and the mailing list. A core team of developers will commit changes to the Git source tree. The lwIP TCP/IP stack is maintained in the 'lwip' Git module and contributions (such as platform ports) are in the 'contrib' Git module. See doc/savannah.txt for details on Git server access for users and developers. The current Git trees are web-browsable: http://git.savannah.gnu.org/cgit/lwip.git http://git.savannah.gnu.org/cgit/lwip/lwip-contrib.git Submit patches and bugs via the lwIP project page: http://savannah.nongnu.org/projects/lwip/ Continuous integration builds (GCC, clang): https://travis-ci.org/lwip-tcpip/lwip DOCUMENTATION Self documentation of the source code is regularly extracted from the current Git sources and is available from this web page: http://www.nongnu.org/lwip/ Also, there are mailing lists you can subscribe at http://savannah.nongnu.org/mail/?group=lwip plus searchable archives: http://lists.nongnu.org/archive/html/lwip-users/ http://lists.nongnu.org/archive/html/lwip-devel/ There is a wiki about lwIP at http://lwip.wikia.com/wiki/LwIP_Wiki You might get questions answered there, but unfortunately, it is not as well maintained as it should be. lwIP was originally written by Adam Dunkels: http://dunkels.com/adam/ Reading Adam's papers, the files in docs/, browsing the source code documentation and browsing the mailing list archives is a good way to become familiar with the design of lwIP. Adam Dunkels Leon Woestenberg
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lwip是瑞士计算机科学院的一个开源的TCP/IP协议栈实现.   lwIP是TCP/IP协议栈的一个实现。lwIP协议栈主要关注的是怎么样减少内存的使用和代码的大小,这样就可以让lwIP适用于资源有限的小型平台例如嵌入式系统。为了简化处理过程和内存要求,lwIP对API进行了裁减,可以不需要复制一些数据。   LwIP是Light Weight (轻型)IP协议,有无操作系统的支持都可以运行。LwIP实现的重点是在保持TCP协议主要功能的基础上减少对RAM 的占用,一般它只需要几百字节的RAM和40K左右的ROM就可以运行,这使LwIP协议栈适合在低端的嵌入式系统中使用。   其主要特性如下:   ①支持多网络接口下的IP转发;   ②支持ICMP协议;   ③包括实验性扩展的UDP(用户数据报协议);   ④包括阻塞控制、RTT 估算、快速恢复和快速转发的TCP(传输控制协议);   ⑤提供专门的内部回调接口(Raw API),用于提高应用程序性能;   ⑥可选择的Berkeley接口API (在多线程情况下使用) 。   (1) 信号量   LwIP中需要使用信号量进行通信,所以在sys_arch中应实现相应的信号量结构体 struct sys_semt和处理函数sys_sem_new() 、sys_sem_free() 、sys_sem_signal ( ) 和sys_arch_sem_wait ( ) 。由于μC/OS已经实现了信号量OSEVENT的各种操作,并且功能和LwIP上面几个函数的目的功能是完全一样的,所以只要把μC/OS的函数重新包装成上面的函数,就可直接使用。   (2) 消息队列   LwIP 使用消息队列来缓冲、传递数据报文,因此要实现消息队列结构sys_mbox_t ,以及相应的操作函数:sys_mbox_new() 、sys_mbox_free () 、sys_mbox _post () 和sys_arch_mbox_fetch() 。μC/OS实现了消息队列结构及其操作,但是μC/OS没有对消息队列中的消息进行管理,因此不能直接使用,必须在μC/OS的基础上重新实现。具体实现时,对队列本身的管理利用μC/OS自己的OSQ操作完成,然后使用μC/OS中的内存管理模块实现对消息的创建、使用、删除和回收,两部分综合起来形成了LwIP的消息队列功能。   (3) 定时器函数   LwIP中每个和TCP/IP相关的任务的一系列定时事件组成一个单向链表,每个链表的起始指针存在lwip_timeouts 的对应表项中,如图2所示。移植时需要实现struct sys_timeouts * sys_arch_timeouts (void) 函数,该函数返回目前正处于运行态的线程所对应的timeout 队列指针。   (4) 创建新线程函数   在μC/OS 中,没有线程(thread) 的概念,只有任务(Task) 。它提供了创建新任务的系统API调用OSTaskCreate,因此只要把OSTaskCreate封装一下,就可以实现 sys_thread_new。需要注意的是LwIP中的thread并没有μC/OS 中优先级的概念,实现时要由用户事先为LwIP中创建的线程分配好优先级。

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