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).pdf

1、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(guó)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(guó)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(guó)內(nèi)某知名網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商的協(xié)作項(xiàng)目，研制國(guó)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?jī)?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

2、，通過(guò)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(cè)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(kāi)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

3、以及安全功能需求七個(gè)方面。隨后從Linux開(kāi)源特性、軟件優(yōu)勢(shì)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(kāi)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(lái)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

4、選出最佳軟件進(jìn)行安裝，將所有被篩選出來(lái)的軟件集成于經(jīng)過(guò)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(cè)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(cè)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(chǎng)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

5、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(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)對(duì)路由器E1接口的測(cè)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)