【正文】 端與服務器建立連接后，就可以進行報文傳輸了。 以 太 網(wǎng) 卡 的 物 理 地 址 是 48bit 地 址 。操作字段（OP）指出了 4 種操作類型，分別是 ARP 請求（值 1） 、ARP 應答（值 2） 、RARP 請求（值 3）和 RARP 應答（值 4） ，這個字段是不可缺的，因為 ARP 請求和應答的幀類型字段值是一樣的。 在這個模塊里 ARP 協(xié)議將 IP 地址轉(zhuǎn)換為相應的物理地址，具體過程如圖52 所示。若收到的是 ARP 應答幀則會更新緩存表。版本號規(guī)定了數(shù)據(jù)報的格式。它指定了數(shù)據(jù)報的存留時間。校驗和是 IP 報頭部分計算出來的校驗和碼，若傳輸沒出現(xiàn)問題這個值應全是 1，由于路由器經(jīng)常僅將 TTL 減少 1，因此當路由器將TTL 減少 1 的同時給它加 1，而不需要對整個 IP 首部進行全新的計算。同時為了保證每個外發(fā)數(shù)據(jù)報中的標志字段都有唯一的值，ip_send 將全局變量 ip_ackid 的值賦予標識字段，然后遞增變量 ip_ackid 的值。ICMP 報文格式包括三部分：8 位類型字段定義了ICMP 報文出錯類型；8bit 代碼字段給出了這個報文類型的原因；16bit 的校驗和字段；此外報文還包括 IP 數(shù)據(jù)報報頭和出錯數(shù)據(jù)報的前 64bit 數(shù)據(jù)。首部長度給出首部中 32bit字的數(shù)目。這里包含建立連接、數(shù)據(jù)傳送、釋放連接三個階段。TCP 校驗和是一個強制性的字段。 每個 TCP 段都包含源端和目的端得的端口號，用來尋找發(fā)端和收段得應用進程。 下面是用來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報的 IP 路由邏輯算法：從數(shù)據(jù)報中提取目的 IP 地址 D，并提取 IP 地址中的網(wǎng)絡部分 N if（N 與任何直接相連的網(wǎng)絡的地址匹配）then 通過該網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)報交付到目的地 Delse if（表中包含特定于具體主機的一個到 D 的路由）then 把數(shù)據(jù)報發(fā)送到表中指定的下一跳else if（表中包含一個到網(wǎng)絡 N 的一個路由）then 把數(shù)據(jù)報發(fā)送到表中指定的下一跳else if（表中包含一個默認路由） ；then 報數(shù)據(jù)報發(fā)送到表中指定的默認路由器else 通知選路出錯 ICMP 報文協(xié)議的實現(xiàn)ICMP 通常被認為 IP 層的一個部分，它傳遞差錯報文及一些需要注意的信息。遍歷網(wǎng)絡接口所有的輸入隊列，當輸入隊列為空時，IP 進程被阻塞，一旦有其它進程把數(shù)據(jù)報放進輸入隊列中， IP 進程就恢復執(zhí)行并立即檢查數(shù)據(jù)報已到達的接口；當輸入隊列不空，IP 進程提取等待處理的數(shù)據(jù)報，同時初始化 TTL 值，驗證數(shù)據(jù)報的首部校驗和，當校驗和錯誤，整個數(shù)據(jù)報將被拋棄；不然則為該數(shù)據(jù)報選擇路由，若路由不存在，IP 進程調(diào)用進程 ICMP，生成并發(fā)送一個 ICMP“目的不可達”的報文。在TCP、IP 、ICMP 協(xié)議中，檢驗和的算法是相同的。標志字段是用于標識主機發(fā)送每一份數(shù)據(jù)報。若緩存表已滿，ARP 表管理程序循環(huán)的方式，刪除一個舊的表項，函數(shù) aprupdate()函數(shù)更新 IP 地址與 MAC 地址的對應關系,再將記錄刪除標志指針下移開始收到 ARP 數(shù)據(jù)幀是否請求幀？自己是請求目標？ 給予響應結束讀取收到的ARP 數(shù)據(jù)幀更新緩存表YYNN一個表項，以此類推進行替換。這個過程稱作廣播，ARP 請求數(shù)據(jù)幀中包含目的主機 IP 地址，意思就是“如果你是這個 IP 地址的擁有者，請回答你的硬件地址 ”。在發(fā)送數(shù)據(jù)報時，上層協(xié)議調(diào)用請求模塊中的一個過程，將 IP 地址與相應的物理地址綁定。圖 51 用于以太網(wǎng)的 ARP 請求應答格式圖 51 中，以太網(wǎng)報頭中的前兩個字段是以太網(wǎng)的源地址和目的地址，目的地址為全 1 的特殊地址是廣播地址，電纜上的所有以太網(wǎng)接口都要接收廣播的數(shù)據(jù)幀；幀類型字段是用來表示后面數(shù)據(jù)的類型，ARP 請求或應達，該字段的值是 0x0806，硬件類型用來表示硬件地址的類型，它的值為 1 時表示的是以太網(wǎng)地址?？蛻舳诉B續(xù)的將郵件按行發(fā)送，服務器檢測到郵件結束指示后，給予響應。1. 連接建立客戶端主動與服務器建立一條 TCP 連接。SMTP 協(xié)議是常用的電子郵件傳送協(xié)議。4．可靠：利用重發(fā)和流控機制來保證通信的可靠。UDP 是一個簡單的快速的，但也是不可靠和無連接的。 “不可靠的” 按是指它不能保證 IP 分組成功地傳送到目的站。以太網(wǎng)上數(shù)據(jù)的傳輸是采用網(wǎng)絡的MAC地址來進行識別的。由于51系列單片機內(nèi)部資源有限，不可能實現(xiàn)標準的Inter的TCP/IP協(xié)議簇，也不需要實現(xiàn)標準的TCP/IP協(xié)議簇。3．用 C 語言編寫的程序移植性好(與匯編語言比)。跟 MCS51 單片機的接口簡單；對于 MCS51 單片機來說 RTLS8019AS 的帶寬充裕。MCS51系列單片機優(yōu)點很多，首先，應用普及，性價比高，而且形小體輕功耗低、軟硬件開發(fā)靈活方便。實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸。圖 34 TCP 連接釋放的 4 次握手 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP 也是 IP 之上的另外一個傳輸層協(xié)議。關閉數(shù)據(jù)傳送。在這 3 個報文段的交換過程中，即 3 次握手過程完成連接。圖 33 連接建立三次握手示意圖步驟如下： 1. 客戶端發(fā)送第一個報文段，即 SYN 段，這個 SYN 報文段為報文段1。為防止 ICMP 的無限產(chǎn)生和傳送，ICMP 差錯報文不會產(chǎn)生 ICMP 報文。把一份數(shù)據(jù)報分片以后，只有到達目的地后才進行重組。找到網(wǎng)關后，ARP 就獲得了它的硬件地址。路由用自己的硬件地址回應源主機的請求。讓源主機的 IP 地址和硬件地址更新它的ARP 緩存。動態(tài)是自動添加和刪除的，靜態(tài)項則是保留 Cache 中指至計算機重啟。整個 E類地址是一種不用的實驗性地址。如表 所示。對于同一網(wǎng)絡號而言，主機號是唯一的。2) IP 規(guī)定了 IP 分組的路由機制。要指出的是 UDP 數(shù)據(jù)與 TCP 數(shù)據(jù)唯一不同是 UDP 傳給 IP 的信息單元稱作UDP 數(shù)據(jù)報，而且 UDP 的首部長為 8B。其中每一層對收到的信息都要增加一些首部信息，必要時還要增加尾部信息，這個過程如圖 31 所示。? FTP 文件傳輸協(xié)議：為文件傳輸提供路徑，它允許數(shù)據(jù)從一臺主機傳送到另一臺主機上，我們可以從 FTP 服務器上下載文件，或者向 FTP服務器上傳文件。? RARP 協(xié)議(逆向地址解析協(xié)議)：將鏈路層地址轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡層地址。(1) 第一層 網(wǎng)絡接口層 網(wǎng)絡接口層包括用于協(xié)作 IP 數(shù)據(jù)在已有網(wǎng)絡介質(zhì)上傳輸協(xié)議。單片機加載TCP/IP協(xié)議控制以太網(wǎng)網(wǎng)卡進行數(shù)據(jù)傳輸，并通過TCP/IP協(xié)議聯(lián)接到互聯(lián)網(wǎng)。如圖23所示.圖 23 在嵌入式實時操作系統(tǒng) RTOS 上運行 TCP/IP3. 使用專用的嵌入式芯 專用嵌入式芯片是一種內(nèi)置了通信和控制功能的單片機，采用這種方案的芯片有UbiCom 公司的IP2022，Seiko Instruments公司的S7600A ,iReady公司的Inter Tuner，Connect One公司的iChip等。缺點是接入成本比較高，不利于大規(guī)模推廣。其難點在于：如何利用單片機自身有限的資源對信息進行TCP/IP協(xié)議處理，使之變成可以在Inter 上傳輸?shù)腎P 數(shù)據(jù)包。隨著 PC 機時代的到來，21 世紀將是嵌入式 Inter 的時代。5. 提供強大的網(wǎng)絡功能，支 TCP/IP 協(xié)議及其他協(xié)議，提供IP/TCP/UDP/PPP 協(xié)議支持及統(tǒng)一的 MAC 訪問層接口，為各種移動計算設備預留接口。嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實時高效性、硬件的相關依賴性、軟件固話以及應用的專用性等方面具有較為突出的特點。嵌入式系統(tǒng)在功能及實現(xiàn)上都有很嚴格的限制，必須考慮實時性、體積、功耗及散熱等，同時要滿足可靠性及安全性。從嵌入式定義可以看出嵌入式系統(tǒng)幾個重要特征。第 2 章 嵌入式 Inter 系統(tǒng)組成 嵌入式系統(tǒng)概述 嵌入式系統(tǒng)的概念機特點基于 IEEE 的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助設備、機器和車間運行的裝置” 。鑒于 8/16 位單片機大量存在于嵌入式領域，在單片機上實現(xiàn) TCP/IP 協(xié)議時嵌入式 Inter 的關鍵技術之一。這種趨勢使著嵌入式Inter 技術的產(chǎn)生和迅速發(fā)展。研究嵌入式 TCP/IP 協(xié)議在內(nèi)部資源有限微處理器上的實現(xiàn)，具有重要的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟價值。目前，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為我們生活的一部分，在家用電器、工業(yè)設備、醫(yī)療設備及汽車應用等領域的應用不斷擴大。據(jù)專家預測，未來在Inter上的新增業(yè)務和應用中，將有45%的增長來自于小型嵌入式系統(tǒng)。2. 對 TCP/IP 協(xié)議棧進行研究，并分析各協(xié)議，完成軟件結構的總體設計。嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應用的，它必須與具體應用相結合才會具有生命力、才更具有優(yōu)勢。 嵌入式系統(tǒng)的組成一個嵌入式系統(tǒng)裝置一般都由嵌入式計算機系統(tǒng)和執(zhí)行裝置組成，如 21所示。它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過裝卸某些模塊來達到系統(tǒng)所要求的功能。3. 操作方便、簡單、提供友好的圖形 GUI、圖形界面。嵌入式 Inter 是指:在嵌入式系統(tǒng)應用領域，以 Inter 技術為基礎，使嵌入式系統(tǒng)與 Inter 相互連接，實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)與 Inter 之間的資源共享、信息通信和狀態(tài)控制等功能，這種嵌入式系統(tǒng)與 Inter 之間的連接與應用就稱為嵌入式 Inter。Inter網(wǎng)絡通信中，TCP/IP協(xié)議簇非常龐大，需要占用大量的系統(tǒng)資源。如防火墻、協(xié)議轉(zhuǎn)換、監(jiān)視嵌入式設備的運行狀態(tài)、向外界提供 Web 服務器等。目前RTOS 的功能越來越強大，大多數(shù)都帶有TCP/IP協(xié)議棧，還具有對圖像界面的支持能力。但是這種芯片價格偏高，用戶需要支付軟硬件費用，不易于實現(xiàn)市場的廣泛應用。第 3 章 網(wǎng)絡協(xié)議 TCP/IP 分層模型TCP/IP 采用分層體系結構，它與開放系統(tǒng)互聯(lián) OSI 模型的層次結構相似。? IP 協(xié)議( 網(wǎng)際協(xié)議)：使用 IP 地址確定收發(fā)端，提供端到端的“數(shù)據(jù)報” 傳遞，也是 TCP/IP 協(xié)議簇中處于核心地位的協(xié)議。? UDP 協(xié)議：用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議,采用無連接數(shù)據(jù)報傳送方式，一次傳輸少量的情況，如數(shù)據(jù)查詢等，當通信子網(wǎng)相當可靠是，UDP 協(xié)議的優(yōu)越性更為突出。? NFS 網(wǎng)絡文件系統(tǒng)：用于實現(xiàn)網(wǎng)絡中不同主機之間的文件共享。 1 表示 ICMP協(xié)議，2 表示 IGMP 協(xié)議，6 表示 TCP 協(xié)議，17 表示 UDP 協(xié)議。它位于網(wǎng)際層，為運輸層提供服務，并從網(wǎng)絡接入層請求服務。在 TCP/IP 協(xié)議簇中，這種標識符叫做 IP 地址。八為體由句點“.” 分開，來表示為一個0~255 之間的十進制書。高 3 位置為二進制 110，允許 2097152 個網(wǎng)絡。ARP 協(xié)議就是將 IP 地址映射為硬件地址的過程。(2) 如果找不到映射，ARP 建立一個請求，源主機 IP 地址和硬件地址都會包括在請求中，這個請求通過廣播，是所有本地主機都可以接受處理。源主機將在本地路由表中查找，如果沒有找到，將認為是缺省網(wǎng)關的 IP 地址。數(shù)據(jù)報將直接發(fā)送下一個目標主機。若數(shù)據(jù)報長度大于 MTU 就需要分片。這個協(xié)議就是 ICMP 協(xié)議，它是 IP 中不可分割的一部分。 傳輸控制協(xié)議 TCP 連接和釋放TCP 是一種面向連接的、全手工的、可靠的數(shù)據(jù)流傳輸協(xié)議。 3。執(zhí)行主動關閉。當接收者處理完一定的數(shù)據(jù)后，便向發(fā)送者發(fā)送ACK，指出緩沖區(qū)空間已增加。UDP 是輕權協(xié)議，開銷小，因其簡單，適用于不需要 TCP 可客戶（應用程序關閉連接）發(fā)送 FIN,SEQ=x接收到 ACK不發(fā)送報文收到 FIN發(fā)送 ACK，ACK=y+2,SEQ=x+1時間服務器接收到 FIN，發(fā)送ACKACK=x+1(應用程序關閉)發(fā)送 FINACK=x+1,SEQ=y+1接收到 ACK靠機制的情形。對TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)，前者軟硬件資源豐富，實現(xiàn)起來很容易，而后者由于資源相對有限，需直接對硬件操作而較為困難。要想實現(xiàn)數(shù)據(jù)在 Inter 上的傳輸，就需將單片機聯(lián)入 Inter。再有就是我自身對 C 語言比匯編熟悉。從而保證系統(tǒng)的可靠性和安全性。 鏈路層協(xié)議選擇及分析鏈路層主要作用是為其上層協(xié)議發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。目前版本號是 4，也稱 IPv4。ICMP 配合 IP 使用，提高了數(shù)據(jù)包交付成功的機會。2．全雙工：一旦建立連接，就支持數(shù)據(jù)的雙向傳輸。7．校驗和計算：校驗和是對是對偽首部、TCP 首部和、TCP 靜荷或數(shù)據(jù)的計算結果。? 可以把報文發(fā)送給 Inter 以外的網(wǎng)上用戶。首先，客戶端發(fā)送 MAIL 報文標識報文的發(fā)送發(fā)，服務器返回響應。 所 以就 需 要 將 IP 地址轉(zhuǎn)換為 MAC 地址。最后面的 4 個字段分別指出源端和目的端的硬件地址（以太網(wǎng)地址）及協(xié)議地址（IP 地址） 。根據(jù)輸入的 IP 地址,首先檢查 ARP 表是否有有效的地址對記錄與要解析的IP 地址相對應。圖 53 處理進入的 ARP 應答模塊流程圖3. ARP 表管理程序 為提高 ARP 的解析速度，為了記錄 ARP 協(xié)議解析到的 IP 地址與相應的硬件地址對應關系,設計使用 ARP 表。 IP 數(shù)據(jù)報報頭含有頭標長和總長兩個長度域，頭標長是一個 4 比特域，它給出了 32 比特字長為單位的報頭長度。TTL 的初始值是有源主機設定的（通常為 32 或是 64） ，每經(jīng)過一個使用它的路由器，它的值就減少 1，當值為 0 時，數(shù)據(jù)報就被丟棄，同時發(fā)送 ICMP 報文通知源主機。這個部分主