基于嵌入式Linux系統(tǒng)的NAT-PT網(wǎng)關(guān)的優(yōu)化及功耗研究.pdf

1、IPv4地址空間匾乏、報(bào)頭處理時(shí)間長(zhǎng)和不適應(yīng)現(xiàn)代面向流的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸，促進(jìn)了IPv6協(xié)議的發(fā)展。由IPv4向IPv6的過渡將會(huì)相當(dāng)漫長(zhǎng)，并且是分階段的。在過渡初期是許多分離的IPv6孤島處于IPv4海洋之中，IPv6孤島之間通過建立于IPv4網(wǎng)絡(luò)之上的Tunnel相互連通；在過渡的中后期，IPv6網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模逐漸趕上并超過IPv4網(wǎng)絡(luò)，這時(shí)的主要問題是如何使得IPv4網(wǎng)絡(luò)和IPv6網(wǎng)絡(luò)可以互通，對(duì)該問題目前國(guó)際上比較認(rèn)同的解決方案是NAT

2、-PT技術(shù)。目前NAT-PT技術(shù)正在Windows、FreeBSD、Linux等系統(tǒng)上進(jìn)行研發(fā)。 NAT-PT轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)涉及的關(guān)鍵技術(shù)有：IPv4與IPv6網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換、IPv4與IPv6協(xié)議轉(zhuǎn)換、應(yīng)用層協(xié)議的轉(zhuǎn)換。本論文是對(duì)這些關(guān)鍵技術(shù)的研究展開的。 本文的研究目標(biāo)是提出NAT-PT的優(yōu)化方案，來(lái)改善網(wǎng)關(guān)的轉(zhuǎn)換速度和網(wǎng)關(guān)的穩(wěn)定性，解決當(dāng)前NAT-PT系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率低下的問題。 首先對(duì)IPv4協(xié)議的局限性和IPv6協(xié)

3、議的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了陳述，并對(duì)過渡技術(shù)、NAT-PT技術(shù)及嵌入式系統(tǒng)的功耗模型的研究現(xiàn)狀做了介紹。在比較IPv4協(xié)議與IPv6協(xié)議區(qū)別的基礎(chǔ)上，詳細(xì)論述了NAT-PT技術(shù)的原理，并分析了NAT-PT在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中需要考慮的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，這些理論和技術(shù)是下面章節(jié)的基礎(chǔ)。接著給出了NAT-PT系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)環(huán)境和實(shí)現(xiàn)方法，并進(jìn)行了IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)的互通性測(cè)試。 然后對(duì)NAT-PT系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，在得到整個(gè)系統(tǒng)的函數(shù)調(diào)用關(guān)系后，

4、詳細(xì)分析了系統(tǒng)各模塊的實(shí)現(xiàn)方式，并測(cè)試了系統(tǒng)的帶寬性能和延時(shí)性能，得出了使用NAT-PT轉(zhuǎn)換后，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)性能大大降低，帶寬是不用轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的5％，數(shù)據(jù)包往返時(shí)間是不用轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的5～10倍。通過Profiling技術(shù)找到了系統(tǒng)瓶頸是系統(tǒng)中的大量鏈表搜索算法，因此文章對(duì)鏈表搜索算法提出了各種優(yōu)化方案，對(duì)優(yōu)化方案的速度性能和功耗性能進(jìn)行了全面的測(cè)試分析和評(píng)估。最終得出的結(jié)論是：對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)數(shù)不多，如彖庭網(wǎng)關(guān)，則采用鏈地址哈希法和有序順序法的搜