本文關(guān)鍵詞：基于Linux的路由器操作系統(tǒng)及E1接口軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：路由器作為連接Internet的樞紐,承擔(dān)著互聯(lián)網(wǎng)中幾乎所有數(shù)據(jù)包的路由轉(zhuǎn)發(fā),路由器的安全對(duì)于國家的信息安全有著舉足輕重的影響,因此擁有完全自主可控的路由器對(duì)于國家信息安全和保障人民生產(chǎn)生活正常進(jìn)行有著重大意義�；谂c國內(nèi)某知名網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商的協(xié)作項(xiàng)目,研制國產(chǎn)自主可控路由器,用于專用網(wǎng)絡(luò)的互連。本文主要研究內(nèi)容包括兩個(gè)方面:其一是分析了接入路由器的功能需求,并闡述了選擇Linux內(nèi)核作為路由器操作系統(tǒng)核心的理論依據(jù)。在Linux內(nèi)核基礎(chǔ)上,通過軟件集成實(shí)現(xiàn)了路由器操作系統(tǒng),并將該操作系統(tǒng)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商的硬件平臺(tái)上;其二是進(jìn)行E1接口驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。最后對(duì)操作系統(tǒng)和E1驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行了大量的設(shè)備級(jí)和系統(tǒng)級(jí)測試,驗(yàn)證了操作系統(tǒng)和E1驅(qū)動(dòng)的正確性和實(shí)用性。本文是在Linux操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,利用其開源特性,將Linux內(nèi)核打造成接入路由器的操作系統(tǒng)。本文首先分析了接入路由器應(yīng)該滿足的需求:路由轉(zhuǎn)發(fā)、軟件工作環(huán)境、系統(tǒng)管理需求、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求、協(xié)議棧需求、路由協(xié)議需求以及安全功能需求七個(gè)方面。隨后從Linux開源特性、軟件優(yōu)勢以及協(xié)議棧三個(gè)方面闡述了選擇Linux作為路由器操作系統(tǒng)核心的理論依據(jù),重點(diǎn)闡述了Linux內(nèi)核支持路由轉(zhuǎn)發(fā)。本文將所有的功能需求分成兩類:其中一類需求是Linux內(nèi)核本身已經(jīng)支持的,需要在編譯內(nèi)核之前對(duì)內(nèi)核進(jìn)行配置,開啟相應(yīng)的選項(xiàng);另一類需求是Linux內(nèi)核并不支持的,需要第三方的功能軟件來滿足。對(duì)于第二類功能,對(duì)每一項(xiàng)功能需求進(jìn)行軟件適配,對(duì)比分析所有能滿足該需求的軟件,篩選出最佳軟件進(jìn)行安裝,將所有被篩選出來的軟件集成于經(jīng)過選配的Linux內(nèi)核中。完成了路由器操作系統(tǒng)之后,對(duì)每一項(xiàng)功能進(jìn)行測試,驗(yàn)證所有的需求得到滿足。最后對(duì)路由器的路由轉(zhuǎn)發(fā)性能進(jìn)行測試,包括了時(shí)延、吞吐率和丟包率。為了拓展路由器的應(yīng)用場景,使其能夠接入到廣域網(wǎng)絡(luò),路由器提供了E1接口。本文的另一項(xiàng)工作就是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)E1接口在Linux操作系統(tǒng)下的驅(qū)動(dòng)程序,使得路由器能夠支持使用E1接口進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入和輸出。本文是基于E1驅(qū)動(dòng)需求分析及已有硬件環(huán)境設(shè)計(jì)了E1驅(qū)動(dòng)框架結(jié)構(gòu),將E1驅(qū)動(dòng)分成了控制通道和數(shù)據(jù)通道兩個(gè)部分,分別詳細(xì)闡述了控制通道和數(shù)據(jù)通道的設(shè)計(jì)過程。按照E1驅(qū)動(dòng)的功能需求和設(shè)計(jì)架構(gòu),從控制通道和數(shù)據(jù)通道兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了E1驅(qū)動(dòng),給出了實(shí)現(xiàn)過程中一些關(guān)鍵函數(shù)的實(shí)現(xiàn)流程,并對(duì)一些值得注意的細(xì)節(jié)問題作出討論。將已完成的E1驅(qū)動(dòng)軟件編譯安裝到實(shí)現(xiàn)好的路由器操作系統(tǒng)中,通過對(duì)路由器E1接口的測試,驗(yàn)證了E1接口軟件的正確性。論文完成的路由器操作系統(tǒng)以及設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的E1驅(qū)動(dòng)程序已經(jīng)被應(yīng)用到設(shè)備商的接入路由器上,并已經(jīng)投入商用。
【關(guān)鍵詞】：路由器 Linux內(nèi)核 操作系統(tǒng) 自主可控 E1驅(qū)動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP316.81;TP393.05
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 縮略詞表15-17
• 第一章 緒論17-21
• 1.1 研究背景及意義17
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 研究內(nèi)容與目標(biāo)19
• 1.4 本文組織機(jī)構(gòu)19-21
• 第二章 基礎(chǔ)技術(shù)綜述21-27
• 2.1 Linux概述21
• 2.2 路由器概述21-23
• 2.2.1 路由器分類22
• 2.2.2 路由表22-23
• 2.2.3 路由器工作原理23
• 2.3 E1接口概述23-24
• 2.3.1 E1幀結(jié)構(gòu)23-24
• 2.3.2 E1的PCM編碼形式24
• 2.3.3 E1接口特性24
• 2.3.4 E1使用方法24
• 2.4 Linux操作系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序概述24-26
• 2.4.1 字符設(shè)備25
• 2.4.2 塊設(shè)備25
• 2.4.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第三章 基于Linux內(nèi)核的路由器操作系統(tǒng)27-60
• 3.1 路由器操作系統(tǒng)功能需求分析27-32
• 3.1.1 路由轉(zhuǎn)發(fā)27
• 3.1.2 軟件工作環(huán)境27-28
• 3.1.3 系統(tǒng)管理需求28
• 3.1.4 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求28-29
• 3.1.5 協(xié)議棧需求29-30
• 3.1.6 路由協(xié)議需求30
• 3.1.7 安全功能需求30-32
• 3.2 與現(xiàn)有路由器操作系統(tǒng)比較32-33
• 3.2.1 路由器操作系統(tǒng)現(xiàn)狀32
• 3.2.2 與現(xiàn)有路由器操作系統(tǒng)比較32-33
• 3.3 Linux作路由器操作系統(tǒng)核心的理論依據(jù)分析33-39
• 3.3.1 Linux開源特性33-34
• 3.3.2 Linux的軟件優(yōu)勢34
• 3.3.3 Linux內(nèi)核協(xié)議棧支持路由轉(zhuǎn)發(fā)34-39
• 3.4 滿足路由器功能需求的軟件適配與集成39-45
• 3.4.1 滿足功能需求的軟件適配39-42
• 3.4.2 軟件集成42-45
• 3.5 路由器操作系統(tǒng)功能測試45-55
• 3.5.1 telnet測試46-47
• 3.5.2 IPv4協(xié)議棧測試47-51
• 3.5.3 靜態(tài)路由測試51-52
• 3.5.4 OSPF路由協(xié)議測試52-55
• 3.6 路由器性能測試55-59
• 3.7 本章小結(jié)59-60
• 第四章 E1接口驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)60-81
• 4.1 E1驅(qū)動(dòng)軟件需求分析60-62
• 4.1.1 控制通道61-62
• 4.1.2 數(shù)據(jù)通道62
• 4.2 E1驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)62-67
• 4.2.1 控制通道設(shè)計(jì)64-65
• 4.2.2 數(shù)據(jù)通道設(shè)計(jì)65-67
• 4.3 E1驅(qū)動(dòng)軟件實(shí)現(xiàn)67-77
• 4.3.1 底層讀寫命令67-68
• 4.3.2 子卡初始化68-71
• 4.3.3 控制子卡71-72
• 4.3.4 數(shù)據(jù)輸入和輸出72-77
• 4.4 E1驅(qū)動(dòng)軟件測試77-79
• 4.5 本章小結(jié)79-81
• 第五章 總結(jié)與展望81-83
• 5.1 論文工作總結(jié)81
• 5.2 未來工作展望81-83
• 致謝83-84
• 參考文獻(xiàn)84-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果86-87

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