基于ARM920T和Linux的SOHO路由器設計

　　0 引言

　　隨著通信技術、網絡技術的迅速發展，大量網絡設備接入網絡，互聯網用戶數量正以幾何級數增長。研究表明，IPv4 地址空間將在2011 年前耗盡，因此IPv4 地址資源非常緊缺。SOHO 路由器利用私有網絡IP 地址有效地緩解目前 IP 地址短缺的危機，為公司、家庭等小型局域網提供高效、廉價的共享上網方案。當前SOHO 路由器設計，采用

　　ARM7TDMI+μClinux 設計架構，ARM7 內核微處理器工作頻率為50M 左右，而以太網控制芯片工作頻率一般為100M，處理器速度難以滿足高速接入網用戶要求;μClinux 操作系統，不具有內存保護機制，任何程序都有可能導致內核崩潰，系統穩定性較差。本文采用ARM920T 內核微處理器，工作頻率200M，足以滿足高速接入網用戶要求，它具有先進的MMU 體系結構，支持WinCE、EPOC32、Linux 操作系統。Linux 操作系統，具有內存保護機制和強大的網絡控制功能，能防止惡意程序對系統的破壞并實現*濾防火墻，有效地提高了系統的穩定性和安全性。

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　　1 SOHO 路由器原理

　　路由器有位于網絡中心的核心路由器、連接企業級網絡的企業路由器以及把家庭或小單位用戶接入網絡的 SOHO 路由器。SOHO 路由器能夠實現自動配置和基本數據包路由、過濾功能。從嚴格意義上來講，SOHO 路由器并不能完全稱之為路由器，它只實現部分傳統路由器的功能。SOHO 路由器采用NAT(Network Address TranslaTIon)轉換技術，把局域網內部私用有IP 地址轉換成一個合法的公網IP 地址，使私有網絡中多臺主機共享一個合法的 IP 地址訪問因特網。

　　本文利用 Linux 內核支持IP Masquerade(IP 偽裝)技術實現NAT 轉換，實現多臺主機共享訪問因特網。IP Masquerade 工作原理：客戶機將實現IP Masquerade 的Linux 機器設置為缺省網關，當IP Masquerade 的Linux 機器收到客戶機的數據包時，對其進行改寫，將源地址替換為自己的IP 地址，將源端口號換成一個新的端口號，并且對該過程進行記錄;當接收到響應數據包時，如果其端口號正是先前所指定的端口號則再對該數據包進行改寫，將其目的IP 地址及目的端口號替換為原來記錄的客戶機IP 地址和端口號，然后再發送給客戶機。

　　2 系統硬件設計

　　系統以 S3C2410X 微處理器為核心，外擴存儲器、以太網控制器、交換控制器、配以必要的調試接口、電源電路和時鐘發生電路構成，硬件結構框圖如圖1 所示。

　　(1) 微處理器與存儲系統

　　S3C2410X 是SAMSUNG 公司開發的一款低價、低功耗、高性能應用于PDA、Internet設備的微處理器，工作頻率200M，能滿足高速處理要求。系統擴展了1 片64MB NANDF1ash 芯片和2片SDRAM 芯片，NAND F1ash 芯片中存儲Bootloader 引導程序和Linux 內核，系統上電復位后從中執行初始化代碼。

　　(2) 以太網控制芯片

　　DM9000 是一款高性價比以太網控制芯片，具有通用處理接口以太網MAC 控制器，能與10Base-T 的UTP3/4/5 和100Base-T 的UTP5 接口連接，滿足高速接入網要求，也支持通過MII 接口與其它MII 接口的收發器互聯。

　　(3) 交換控制芯片

　　RTL8305S 是臺灣瑞昱公司最新設計的5 端口10/100Mbps 高速以太網絡交換控制芯片，五個端口分成三個組(X 組，Y 組，第五端口)，可通過相關引腳靈活配置;集成了5個MAC(媒體存取控制器)、5 個實體層收發器、1M SRAM 和1K MAC 地址記憶區，有效地減少查表時間和轉儲時間，適用于高速局域網交換器;每一個端口均可支持100Mbps的100BASE-TX 高速以太網傳輸或10Mbps 的10BASE-T 的以太網傳輸。