基于Linux的路由器操作系統(tǒng)及E1接口軟件設計與實現.pdf

1、路由器作為連接Internet的樞紐，承擔著互聯網中幾乎所有數據包的路由轉發(fā)，路由器的安全對于國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于國家信息安全和保障人民生產生活正常進行有著重大意義?；谂c國內某知名網絡設備商的協(xié)作項目，研制國產自主可控路由器，用于專用網絡的互連。本文主要研究內容包括兩個方面：其一是分析了接入路由器的功能需求，并闡述了選擇Linux內核作為路由器操作系統(tǒng)核心的理論依據。在Linux內核基礎上

2、，通過軟件集成實現了路由器操作系統(tǒng)，并將該操作系統(tǒng)應用于網絡設備商的硬件平臺上；其二是進行E1接口驅動設計與實現。最后對操作系統(tǒng)和E1驅動程序進行了大量的設備級和系統(tǒng)級測試，驗證了操作系統(tǒng)和E1驅動的正確性和實用性。
　　本文是在Linux操作系統(tǒng)的基礎上，利用其開源特性，將Linux內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該滿足的需求：路由轉發(fā)、軟件工作環(huán)境、系統(tǒng)管理需求、網絡服務需求、協(xié)議棧需求、路由協(xié)議需求

3、以及安全功能需求七個方面。隨后從Linux開源特性、軟件優(yōu)勢以及協(xié)議棧三個方面闡述了選擇Linux作為路由器操作系統(tǒng)核心的理論依據，重點闡述了Linux內核支持路由轉發(fā)。本文將所有的功能需求分成兩類：其中一類需求是Linux內核本身已經支持的，需要在編譯內核之前對內核進行配置，開啟相應的選項；另一類需求是Linux內核并不支持的，需要第三方的功能軟件來滿足。對于第二類功能，對每一項功能需求進行軟件適配，對比分析所有能滿足該需求的軟件，篩

4、選出最佳軟件進行安裝，將所有被篩選出來的軟件集成于經過選配的Linux內核中。完成了路由器操作系統(tǒng)之后，對每一項功能進行測試，驗證所有的需求得到滿足。最后對路由器的路由轉發(fā)性能進行測試，包括了時延、吞吐率和丟包率。
　　為了拓展路由器的應用場景，使其能夠接入到廣域網絡，路由器提供了E1接口。本文的另一項工作就是設計實現E1接口在Linux操作系統(tǒng)下的驅動程序，使得路由器能夠支持使用E1接口進行數據輸入和輸出。本文是基于E1驅動需求

5、分析及已有硬件環(huán)境設計了E1驅動框架結構，將E1驅動分成了控制通道和數據通道兩個部分，分別詳細闡述了控制通道和數據通道的設計過程。按照E1驅動的功能需求和設計架構，從控制通道和數據通道兩個方面實現了E1驅動，給出了實現過程中一些關鍵函數的實現流程，并對一些值得注意的細節(jié)問題作出討論。將已完成的E1驅動軟件編譯安裝到實現好的路由器操作系統(tǒng)中，通過對路由器E1接口的測試，驗證了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