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基于ARM920T和Linux的SOHO路由器设计

发布时间:2020-07-01 02:19:52 阅读: 来源:石英表厂家

0 引言

本文引用地址:随着通信技术、网络技术的迅速发展,大量网络设备接入网络,互联网用户数量正以几何级数增长。研究表明,IPv4 地址空间将在2011 年前耗尽,因此IPv4 地址资源非常紧缺。SOHO 路由器利用私有网络IP 地址有效地缓解目前 IP 地址短缺的危机,为公司、家庭等小型局域网提供高效、廉价的共享上网方案。当前SOHO 路由器设计,采用

ARM7TDMI+μClinux 设计架构,ARM7 内核微处理器工作频率为50M 左右,而以太网控制芯片工作频率一般为100M,处理器速度难以满足高速接入网用户要求;μClinux 操作系统,不具有内存保护机制,任何程序都有可能导致内核崩溃,系统稳定性较差。本文采用ARM920T 内核微处理器,工作频率200M,足以满足高速接入网用户要求,它具有先进的MMU 体系结构,支持WinCE、EPOC32、Linux 操作系统。Linux 操作系统,具有内存保护机制和强大的网络控制功能,能防止恶意程序对系统的破坏并实现*滤防火墙,有效地提高了系统的稳定性和安全性。

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1 SOHO 路由器原理

路由器有位于网络中心的核心路由器、连接企业级网络的企业路由器以及把家庭或小单位用户接入网络的 SOHO 路由器。SOHO 路由器能够实现自动配置和基本数据包路由、过滤功能。从严格意义上来讲,SOHO 路由器并不能完全称之为路由器,它只实现部分传统路由器的功能。SOHO 路由器采用NAT(Network Address TranslaTIon)转换技术,把局域网内部私用有IP 地址转换成一个合法的公网IP 地址,使私有网络中多台主机共享一个合法的 IP 地址访问因特网。

本文利用 Linux 内核支持IP Masquerade(IP 伪装)技术实现NAT 转换,实现多台主机共享访问因特网。IP Masquerade 工作原理:客户机将实现IP Masquerade 的Linux 机器设置为缺省网关,当IP Masquerade 的Linux 机器收到客户机的数据包时,对其进行改写,将源地址替换为自己的IP 地址,将源端口号换成一个新的端口号,并且对该过程进行记录;当接收到响应数据包时,如果其端口号正是先前所指定的端口号则再对该数据包进行改写,将其目的IP 地址及目的端口号替换为原来记录的客户机IP 地址和端口号,然后再发送给客户机。

2 系统硬件设计

系统以 S3C2410X 微处理器为核心,外扩存储器、以太网控制器、交换控制器、配以必要的调试接口、电源电路和时钟发生电路构成,硬件结构框图如图1 所示。

(1) 微处理器与存储系统

S3C2410X 是SAMSUNG 公司开发的一款低价、低功耗、高性能应用于PDA、Internet设备的微处理器,工作频率200M,能满足高速处理要求。系统扩展了1 片64MB NANDF1ash 芯片和2片SDRAM 芯片,NAND F1ash 芯片中存储Bootloader 引导程序和Linux 内核,系统上电复位后从中执行初始化代码。

(2) 以太网控制芯片

DM9000 是一款高性价比以太网控制芯片,具有通用处理接口以太网MAC 控制器,能与10Base-T 的UTP3/4/5 和100Base-T 的UTP5 接口连接,满足高速接入网要求,也支持通过MII 接口与其它MII 接口的收发器互联。

(3) 交换控制芯片

RTL8305S 是台湾瑞昱公司最新设计的5 端口10/100Mbps 高速以太网络交换控制芯片,五个端口分成三个组(X 组,Y 组,第五端口),可通过相关引脚灵活配置;集成了5个MAC(媒体存取控制器)、5 个实体层收发器、1M SRAM 和1K MAC 地址记忆区,有效地减少查表时间和转储时间,适用于高速局域网交换器;每一个端口均可支持100Mbps的100BASE-TX 高速以太网传输或10Mbps 的10BASE-T 的以太网传输。

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