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Linux下IEEE1394组网技术研究及实现

发布时间:2011-03-14 19:37

  对于多数据传输的高要求催生了IEEE1394(以下简称1394)的发展。多数据传输要具有实时性。单纯图形传输或网络应用一般对实时性要求并不高。例如在Internet上浏览主页,虽有延迟,但一般尚可接受。如果网络会议就要求具有实时性。其次是连接的方便性、通用性,并且成本较低,这样接口连接更简便,应用更广泛。

  1)高速率IEEE1394-1995中速率为100~400Mb/s。IEEE1394b的更高速度是800Mb/s~3.2Gb/s。其实400Mb/s就可以满足所有要求。现在通常可能达到的物理流LSI速度是200Mb/s。另外,实际传输的数据一般都要经过压缩处理,并不是直接传输原始

  1394总线和常见的USB总线的不同之处在于:1394是一个对等的总线。就是说。任何一个总线上的设备都可主动发出请求。而USB总线上的设备则是等待主机发送请求,然后做相应的动作。因而1394设备更智能化,因此1394就复杂一些,成本高一些。这个特性决定了1394可以是脱离以桌面主机为中心的。

  1394总线的拓扑结构与USB相同,都是树形结构。但IEEE1394b提出了一个避免环状结构的方法,即使设备连接形成一个圆环时,也能正常工作。1394串行总线与PCI并行总线不一样,前者的两个设备之间如果必须经过第三个设备,那么数据必须从第三个设备穿过。而后者则可直接在两个设备间传输,不用经过第三个设备。

  6)即插即用增加新装置不必设定ID,可自动予以分配。1394的使用者不需要任何相关知识,操作非常简单,接上即用。实际上,当有新的设备接入某个1394端口时,整个总线将会进行一次总线复位(busreset)。所有设备重新给自己起名字(节点标识,NodeID)。1394的起名字的机制很简单,从0开始往上,最多到62。一般叶子节点的ID小,树根的ID最大。1394的总线复位时间:短的只要1μs,长的要160μs。

  路由器地址网络地址转换NAT(NetworkAddressTranslation)广泛应用于各种类型Internet接入方式和各种类型的网络中。NAT不仅完美地解决了lP地址不足的问题,而且还能够有效避免来自网络外部的,隐藏并网络内部的计算机。

  借助于NAT,私有(保留)地址的“内部”网络通过由器发送数据包,私有地址被转换成的IP地址,一个局域网只需使用少量外部IP地址即可实现私有地址网络内所有计算机与Intemet的通信需求。NAT将自动修改IP报文头的源IP地址和目的IP地址,IP地址校验则在NAT处理过程中自动完成。有些应用程序将源IP地址嵌入到IP报文的数据部分中,所以还需要同时对报文进行修改,以匹配IP头中已经修改过的源IP地址。否则,在报文数据都分别嵌入IP地址的应用程序就不能正常工作。

  NAT的实现方式有3种,即静态转换(SlaticNAT)、动态转换(DynamicNAT)和端口多复用(OverLoad)。静态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公有IP地址,IP地址对是一对一的,某个私有IP地址只转换为某个公有IP地址。借助于静态转换,可以实现外部网络对内部网络中某些特定设备(如服务器)的访问;动态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公用IP地址时,IP地址对是不确定的,所有被授权访问Intemet的私有IP地址可随机转换为任何指定的IP地址。也就是说,只要指定哪些内部地址可以进行转换,以及用哪些地址作为外部地址时,就可以进行动态转换。动态转换可以使用多个外部地址集。当ISP提供的IP地址略少于网络内部的计算机数量时,可以采用动态转换的方式;端口多复用是指改变外出数据包的源端口并进行端口转换,即端口地址转换PAT(PortAddressTranslation),采用端口多复用方式。内部网络的所有主机均可共享一个外部IP地址实现对Intemet的访问。从而可最大限度地节约IP地址资源。同时,又可隐藏网络内部的所有主机,有效避免来自Internet的。因此。目前网络中应用最多的就是端口多复用方式。

  NAT依赖于本地网络上的一台机器来初始化和由器另一边的主机的任何连接,它可以外部网络上的主机的恶意活动,这样就可以网络蠕虫病毒,提高本地系统的可靠性;恶意浏览,提高本地系统的私密性。同时,它也为UDP的跨局域网传输提供了方便。

  Linux内核具有模块化设计。在引导时,只有少量的驻留内核被载入内存。这之后,无论何时用户要求使用驻留内核中没有的功能,相关的内核模块(kemelmodule),有时称驱动程序(driver),就会被动态地载入内存。

  内核模块的实现机制是:启动时,由函数voidinti_modules()初始化模块,因为大多时启动时很多时候没有模块。这个函数往往把内核自身当作一个虚模块。如有系统需要,则调用一系列以sys开头的函数,对模块进行操作,如:sys_creat_modules(),sys_inti_modules(),sys_deldte_modules()等。Linux从2.2开始支持1394,在内核中开始加入LinuxSubsystem。

  PC可相互Ping通,且未与外网直接连接的PC可通过另一台作为1394网关的PC访问外网,且网速较快。通过1394访问新浪网站时,用抓包软件WireShark可以链接到新浪网的HTTP包与TCP包。

  以太网中一样,进行访问各类网站,建立Ftp连接等正常网络活动;3)对1394网络性能进行了多方面的测试实验,对1394网络性能的影响因素进行了初步的总结。后续应深化和完善1394整体性能,进一步提升通信速率。造成实验测试速率偏低的原因:PC性能,1394线缆质量等,以及内核版本较旧,缓冲区偏小等。

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