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基于T/TCP协议构建无线嵌入式WEB服务器

作　者: 高显明
导　师: 金敏
学　校: 湖南大学
专　业: 软件工程
关键词: 事务 T/TCP协议嵌入式WEB服务器无线网络
分类号: TP393.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 75次
引　用: 1次
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内容摘要

随着嵌入式技术的不断发展,嵌入式系统、Web技术和无线技术三者的结合已经成为嵌入式技术发展的必然趋势。但由于TCP协议在设计之初并没有考虑到无线网络和嵌入式设备的特性,导致TCP协议在无线嵌入式Web应用中的性能表现并不理想。首先,大多数TCP实现都以有线网络为假设条件作了优化,这些假设条件对于无线网络并不成立,忽略无线传输的特性将会导致一个逻辑上正确但是性能奇差的TCP实现。其次,TCP协议固有的三次握手过程(3WHS)和TIME_WAIT状态等特性使其在嵌入式系统中的应用存在着缺陷和限制。另外,嵌入式Web服务器与客户之间交换的数据一般为小型数据,其连接特点是连接频繁且连接持续时间短,而TCP对小型数据传输效率不高,使用TCP协议会导致系统资源的浪费。因此,本课题提出在嵌入式系统中移植T/TCP协议以弥补TCP协议在无线嵌入式Web应用中的不足,并在T/TCP协议之上构建一个无线嵌入式Web服务器。本文首先详细讨论了T/TCP协议的机制,分析T/TCP协议如何实现跳过三次握手过程和截断TIME_WAIT状态,并通过与UDP协议和TCP协议作比较,说明其在嵌入式应用中的优势。然后给出T/TCP协议在嵌入式操作系统VxWorks中的实现过程。进一步设计了测试程序以验证T/TCP协议是否移植成功。在T/TCP协议成功移植的基础上,构建一个简易的嵌入式Web服务器。针对嵌入式系统的数据特点,对服务器的响应数据发送行为进行优化,在服务器中加入了数据缓存机制以减少一次事务操作中产生数据报的数量,达到减轻网络负载和嵌入式系统开销的目的。并且,设计了测试程序,进行了本课题的嵌入式Web服务器的数据传输性能的测试。论文最后分析了GPRS无线网络的结构,在ARM9-JX2410M嵌入式实验设备中集成GPRS无线上网模块,并编写驱动程序实现嵌入式设备的无线上网功能。为解决GPRS网络中动态IP分配问题,还提出了一个关于GPRS网络中动态IP感知的系统模型。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
插图索引  10-12
附表索引  12-13
第1章绪论  13-22
  1.1 选题背景及意义  13-15
  1.2 国内外研究现状分析  15-20
    1.2.1 嵌入式Internet 研究现状分析  15-16
    1.2.2 嵌入式WEB 服务器现状分析  16-17
    1.2.3 嵌入式无线技术现状分析  17
    1.2.4 无线嵌入式Web 服务器面临的问题  17-20
  1.3 本论文的研究内容与研究意义  20-22
    1.3.1 引入T/TCP 协议提高嵌入式系统的无线数据传输能力  20
    1.3.2 在嵌入式WEB 服务器引入数据缓冲机制减少数据报  20
    1.3.3 本文的主要工作  20-22
第2章系统总体设计  22-29
  2.1 系统硬件支撑平台  22-25
    2.1.1 嵌入式硬件平台  22-24
    2.1.2 西门子MC39i GPRS 模块  24-25
  2.2 嵌入式操作系统分析  25-27
    2.2.1 VxWorks 嵌入式操作系统  25-26
    2.2.2 Tornado 交叉开发环境  26-27
  2.3 系统软件功能模块划分  27-29
第3章 T/TCP 协议分析  29-43
  3.1 TCP/IP 协议简介  29
  3.2 事务的概念  29-30
  3.3 UDP 与TCP 协议在事务处理和嵌入式设备中的限制  30-32
    3.3.1 UDP 协议分析  30-31
    3.3.2 TCP 协议分析  31-32
  3.4 T/TCP 事务传输控制协议  32-36
    3.4.1 基于T/TCP 事务操作  33
    3.4.2 T/TCP 协议相对于TCP 协议的优势  33-36
  3.5 T/TCP 协议正确性分析  36-41
    3.5.1 TAO 正确性分析  36-40
    3.5.2 TIME_WAIT 截断正确性分析  40-41
  3.6 T/TCP 协议的应用前景  41-42
  3.7 T/TCP 协议的安全性问题  42-43
第4章 T/TCP 协议在VxWorks 中的实现  43-59
  4.1 VxWorks 的网络结构分析  43-44
  4.2 T/TCP 实现所需变量  44-45
  4.3 T/TCP 扩展状态  45-48
  4.4 插口层  48-49
  4.5 协议控制块  49-50
  4.6 TCP 控制子函数  50-53
    4.6.1 tcp_newtcpcb 函数  50-51
    4.6.2 tcp_rtlookup 函数  51
    4.6.3 tcp_gettaocache 函数  51
    4.6.4 tcp_close 函数  51
    4.6.5 tcp_mssend 和tcp_mssrcvd  51-52
    4.6.6 tcp_dooptions 函数  52
    4.6.7 tcp_reass 函数  52-53
  4.7 TCP 输入输出函数  53-54
    4.7.1 tcp_output 函数  53
    4.7.2 tcp_input 函数  53-54
  4.8 测试  54-59
    4.8.1 跳过3WHS 过程测试  56-57
    4.8.2 TIME_WAIT 截断和连接重用测试  57
    4.8.3 局域网中的事务响应时间测试  57-59
第5章基于T/TCP 协议的嵌入式HTTP 服务器  59-74
  5.1 HTTP 协议概述  59-60
  5.2 HTTP 协议的运作方式  60-61
  5.3 Web 服务器的实现  61-71
    5.3.1 嵌入式WEB 服务器功能分析与划分  62-63
    5.3.2 Web 服务器初始化  63-65
    5.3.3 服务器内容定义  65-66
    5.3.4 连接和请求处理  66-67
    5.3.5 响应生成与数据缓存机制  67-69
    5.3.6 变量、Cookies、符号表处理  69-70
    5.3.7 构建文件系统  70-71
  5.4 应用测试  71-74
第6章驱动GPRS 模块实现无线上网  74-83
  6.1 GPRS 简介  74-77
    6.1.1 GPRS 协议模型分析  75-77
    6.1.2 GPRS 工作原理  77
  6.2 GPRS 驱动实现与测试  77-81
  6.3 GPRS 服务器的IP 感知  81-83
总结与展望  83-84
参考文献  84-87
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  87-88
致谢  88

基于T/TCP协议构建无线嵌入式WEB服务器

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