IPv4/IPv6雙協議棧實現方案解析

3.3 IPv6模塊

IPv6[2]模塊主要包括兩部分的功能，一是負責從網絡接口層接收IPv6數據包，對數據包進行一定的處理后發送給上層處理模塊(TCP或ICMPv6)。二是從上層接收數據，進行報文的選路，封裝IPv6報頭后將數據報發送給網絡接口層。

3.3.1 ICMPv6[3]的簡化分析

⑴ICMPv6信息報文

嵌入式設備只需作為Ping的接收端，所以不需要發送回顯請求報文和處理回顯應答報文。為了讓客戶端可以測試網絡狀態以及測試使用，必須支持接收請求報文和發送相應的應答報文。

⑵ICMPv6錯誤報文

由于嵌入式設備不會作為路由轉發設備，所以需要實現發送端口不可達報文，同時要支持超時報文通告對端超時錯誤。在BSD中，IP層沒有發送參數問題報文， ICMPv6無需支持處理參數問題報文。

3.3.2鄰居發現協議(NDP)的簡化分析

NDP[4]是IPv6協議的一個基本組成部分，它用于地址解析、鄰居發現以及路由器及網絡參數發現。本協議棧不支持路由功能，所以無需實現發送路由器通告報文，但必須接受路由器通告報文，以完成路由發現功能。同時支持鄰居通告和鄰居請求報文的接收和發送，以實現地址解析和重復探測。

3.4 TCP模塊

在TCP之上實現有限的WEB服務，可以對該協議的實現機制作相應的簡化及優化。

3.4.1 TCP模塊的擴展

TCP對IPv4和IPv6報文的處理過程沒有任何的不同，但是由于IPv4和IPv6地址結構不同，需要對使用IP地址的部分進行擴展。

⑴數據結構擴展

PCB是用來記錄每個TCP連接狀態的，包括本地IP地址和遠程IP地址，擴展時使用union結構添加IPv6地址，同時添加標識位區別連接。

⑵操作擴展

在TCP處理過程中包括輸入時對IP地址和端口號的匹配，輸出時校驗和的計算和路由的查找。由于對IPv4和IPv6報文調用相同的處理函數，需要在實現時在這幾個函數的處理過程中加入對相應PCB中標識位的判斷。

3.4.2 簡化TCP狀態機

TCP的面向連接和可靠性傳輸等特性決定了每一個標準的TCP狀態機龐大而且復雜，對于嵌入式應用，可以根據需要進行簡化。

建立連接分為主動打開和被動打開，本協議棧設計作為監聽狀態的服務器端，僅實現被動打開。在設計中去掉了CLOSED狀態，讓它一開始就處于LISTEN狀態，等待對方發起連接。

斷開連接分為主動斷開和被動斷開，從安全性的角度考慮，本設計僅實現主動斷開連接。當服務器發送完數據時，向客戶機發送關閉連接請求。

通過以上分析，根據特定的應用不失一般性的裁減掉復雜和冗余的機制，除去標準狀態機中的客戶端部分，簡化連接的建立和關閉過程，就得到如圖2所示的簡化的TCP狀態機模型。

圖2 簡化TCP有限狀態機