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基于HOOK技术的协议栈移植通用模式的设计与实现

作　者: 游智翔
导　师: 陆魁军
学　校: 浙江大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 嵌入式系统 TCP/IP HOOK 协议栈移植 uIP
分类号: TP393.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 71次
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内容摘要


21世纪是个信息化的社会,计算机和网络已经渗透到我们日常生活的每个角落。随着嵌入式系统的发展,计算机技术进入了称之为“后PC”的时代。在嵌入式系统飞速发展的同时,也对嵌入式系统提出了新的需求,那就是“网络化”,也称为“后网络”时代。如今大多数嵌入式系统都有这方面的要求：智能手机,网络家电,智能家电,车载电子设备……然而,不同的嵌入式系统对网络的需求亦不相同,比如说智能手机对网络的要求就很高,而车载电子设备的网络需求则相对简单。所以不能一概使用伯克利版本的TCP/IP协议栈。针对嵌入式系统网络的特殊需求,我们提出了一个简单的解决方案：应用已有的uIP网络协议栈,根据嵌入式系统对网络处理能力的需求,对uIP协议栈进行裁剪,定制自己的网络协议栈。在使用最少的硬件资源(使用更少的内存,占用更少的CPU)的同时满足嵌入式系统的网络需求,量体裁衣才最合适。在实现一个新的嵌入式网络协议栈的各种方法中,移植uIP协议栈是非常好的方法,理由是：1、uIP协议本身是针对嵌入式系统开发的；2、uIP是开源的项目；3、关于uIP的移植,相关资料十分丰富。所以移植uIP协议栈后需要进行修改裁剪的部分少、代码重用率高,同畴稳定性良好,可维护性也高。本文就是介绍嵌入式系统的网络协议栈uIP及其移植方法,并且以移植uIP协议栈到Windows操作系统来进行示例说明。如何将协议栈挂接到操作系统中也是需要认真处理的,我们使用了最高效的HOOK技术,把自己实现的Socket函数组替换原有系统中的Socket函数组。在我们的解决方案中,uIP协议栈和Socket函数组是可根据实际应用进行裁剪；HOOK技术也是操作系统中一种通用技术并且也是移植系统的高效手段,所以整个解决方案具有很好的通用性和实用性,是一项十分有意义的工作。在本文的示例中,把uIP协议栈成功的移植到了Windows操作系统中,并且可以让浏览器使用该协议栈进行正常的网络通讯,并且使用了较少的内存,占用较少的CPU。对于其它嵌入式系统,也可以根据实际需要对uIP进行定制,删除不必要的功能,增加特殊需求,并使用操作系统提供的HOOK机制进行高效的移植。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-11
第1章 绪论  11-16
  1.1 嵌入式系统概述  11-12
  1.2 嵌入式系统的特点  12-13
  1.3 嵌入式系统网络化发展应用  13-14
  1.4 嵌入式系统的网络协议栈移植  14
  1.5 主要工作和论文结构  14-15
  1.6 本章小结  15-16
第2章 嵌入式TCP/IP协议栈综述  16-25
  2.1 OSI模型  16-17
  2.2 传输层和网络层  17-19
    2.2.1 网络互连层  17-18
    2.2.2 传输层  18-19
  2.3 嵌入式TCP/TP协议栈  19-23
    2.3.1 嵌入式协议栈的特点  19-21
    2.3.2 几种嵌入式协议栈的比较  21-23
  2.4 网络协议栈移植  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章 uIP移植和uIP协议  25-41
  3.1 uIP协议栈  25-27
    3.1.1 uIP处理方式  26-27
  3.2 uIP模块构成及处理流程  27-34
    3.2.1 uIP模块构成  27-30
    3.2.2 uIP处理流程  30-34
  3.3 uIP事件及处理函数  34-36
  3.4 uIP函数接口  36-38
    3.4.1 uIP/设备驱动接口  36-37
    3.4.2 uIP/周期计时接口  37-38
    3.4.3 uIP函数总结  38
  3.5 uIP网络服务器编程示范  38-40
  3.6 本章小结  40-41
第4章 上下层接口实现  41-54
  4.1 上下层接口  41
  4.2 底层网络接口  41-44
    4.2.1 底层网络接口的选取  41-44
    4.2.2 底层网络接口的实现  44
  4.3 HOOK技术  44-53
    4.3.1 HOOK原理和应用  44-46
    4.3.2 HOOK实现  46-47
    4.3.3 HOOK实现函数替换  47-50
    4.3.4 Socket函数组  50-53
  4.4 本章小结  53-54
第5章 uIP移植  54-66
  5.1 整体架构  54-59
  5.2 共享内存和同步  59-62
  5.3 HOOK模块在浏览器进程中的注入  62-65
  5.4 本章小结  65-66
第6章 总结与展望  66-72
  6.1 结果分析  66-69
    6.1.1 uIP协议栈移植结果分析  66-68
    6.1.2 本文构建的基于HOOK的uIP移植的特点  68-69
  6.2 所做的工作  69-70
    6.2.1 当前所完成的工作  69
    6.2.2 当前存在的缺陷  69-70
  6.3 本文总结  70
  6.4 未来展望  70-72
参考文献  72-75
作者简历  75-76
致谢  76

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络 > 一般性问题 > 通信规程、通信协议
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