基于ARM920T和Linux的SOHO路由器設(shè)計

　　0 引言

　　隨著通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，大量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量正以幾何級數(shù)增長。研究表明，IPv4 地址空間將在2011 年前耗盡，因此IPv4 地址資源非常緊缺。SOHO 路由器利用私有網(wǎng)絡(luò)IP 地址有效地緩解目前 IP 地址短缺的危機，為公司、家庭等小型局域網(wǎng)提供高效、廉價的共享上網(wǎng)方案。當前SOHO 路由器設(shè)計，采用

　　ARM7TDMI+μClinux 設(shè)計架構(gòu)，ARM7 內(nèi)核微處理器工作頻率為50M 左右，而以太網(wǎng)控制芯片工作頻率一般為100M，處理器速度難以滿足高速接入網(wǎng)用戶要求;μClinux 操作系統(tǒng)，不具有內(nèi)存保護機制，任何程序都有可能導(dǎo)致內(nèi)核崩潰，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。本文采用ARM920T 內(nèi)核微處理器，工作頻率200M，足以滿足高速接入網(wǎng)用戶要求，它具有先進的MMU 體系結(jié)構(gòu)，支持WinCE、EPOC32、Linux 操作系統(tǒng)。Linux 操作系統(tǒng)，具有內(nèi)存保護機制和強大的網(wǎng)絡(luò)控制功能，能防止惡意程序?qū)ο到y(tǒng)的破壞并實現(xiàn)*濾防火墻，有效地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）

　　1 SOHO 路由器原理

　　路由器有位于網(wǎng)絡(luò)中心的核心路由器、連接企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)路由器以及把家庭或小單位用戶接入網(wǎng)絡(luò)的 SOHO 路由器。SOHO 路由器能夠?qū)崿F(xiàn)自動配置和基本數(shù)據(jù)包路由、過濾功能。從嚴格意義上來講，SOHO 路由器并不能完全稱之為路由器，它只實現(xiàn)部分傳統(tǒng)路由器的功能。SOHO 路由器采用NAT(Network Address TranslaTIon)轉(zhuǎn)換技術(shù)，把局域網(wǎng)內(nèi)部私用有IP 地址轉(zhuǎn)換成一個合法的公網(wǎng)IP 地址，使私有網(wǎng)絡(luò)中多臺主機共享一個合法的 IP 地址訪問因特網(wǎng)。

　　本文利用 Linux 內(nèi)核支持IP Masquerade(IP 偽裝)技術(shù)實現(xiàn)NAT 轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)多臺主機共享訪問因特網(wǎng)。IP Masquerade 工作原理：客戶機將實現(xiàn)IP Masquerade 的Linux 機器設(shè)置為缺省網(wǎng)關(guān)，當IP Masquerade 的Linux 機器收到客戶機的數(shù)據(jù)包時，對其進行改寫，將源地址替換為自己的IP 地址，將源端口號換成一個新的端口號，并且對該過程進行記錄;當接收到響應(yīng)數(shù)據(jù)包時，如果其端口號正是先前所指定的端口號則再對該數(shù)據(jù)包進行改寫，將其目的IP 地址及目的端口號替換為原來記錄的客戶機IP 地址和端口號，然后再發(fā)送給客戶機。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　系統(tǒng)以 S3C2410X 微處理器為核心，外擴存儲器、以太網(wǎng)控制器、交換控制器、配以必要的調(diào)試接口、電源電路和時鐘發(fā)生電路構(gòu)成，硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示。

　　(1) 微處理器與存儲系統(tǒng)

　　S3C2410X 是SAMSUNG 公司開發(fā)的一款低價、低功耗、高性能應(yīng)用于PDA、Internet設(shè)備的微處理器，工作頻率200M，能滿足高速處理要求。系統(tǒng)擴展了1 片64MB NANDF1ash 芯片和2片SDRAM 芯片，NAND F1ash 芯片中存儲Bootloader 引導(dǎo)程序和Linux 內(nèi)核，系統(tǒng)上電復(fù)位后從中執(zhí)行初始化代碼。

　　(2) 以太網(wǎng)控制芯片

　　DM9000 是一款高性價比以太網(wǎng)控制芯片，具有通用處理接口以太網(wǎng)MAC 控制器，能與10Base-T 的UTP3/4/5 和100Base-T 的UTP5 接口連接，滿足高速接入網(wǎng)要求，也支持通過MII 接口與其它MII 接口的收發(fā)器互聯(lián)。

　　(3) 交換控制芯片

　　RTL8305S 是臺灣瑞昱公司最新設(shè)計的5 端口10/100Mbps 高速以太網(wǎng)絡(luò)交換控制芯片，五個端口分成三個組(X 組，Y 組，第五端口)，可通過相關(guān)引腳靈活配置;集成了5個MAC(媒體存取控制器)、5 個實體層收發(fā)器、1M SRAM 和1K MAC 地址記憶區(qū)，有效地減少查表時間和轉(zhuǎn)儲時間，適用于高速局域網(wǎng)交換器;每一個端口均可支持100Mbps的100BASE-TX 高速以太網(wǎng)傳輸或10Mbps 的10BASE-T 的以太網(wǎng)傳輸。