基于Linux的路由器操作系统及E1接口软件设计与实现.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE论文题目基于Linux的路由器操作系统及E1接口软件设计与实现专业学位类别工程硕士学号201222010536作者姓名盛勤指导教师马立香分类号密级注1UDC学位论文基于Linux的路由器操作系统及E1接口软件设计与实现盛勤指导教师马立香副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2015年3月论文答辩日期2015年5月学位授予

2、单位和日期电子科技大学2015年6月28日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号LINUX-BASEDOPERATINGSYSTEMANDSOFTWAREDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFE1INTERFACEADoctoralDissertation(MasterThesisorMasterResearchReport)SubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:ElectronicandCommunicationEngineeringAuthor:ShengQinA

3、dvisor:ProfessorMaLiXiangSchool:SchoolofCommunication&InformationEngineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机

4、构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要路由器作为连接Internet的枢纽，承担着互联网中几乎所有数据包的路由转发，路由器的安全对于国家的信息安全有着举足轻重的影响，因此拥有完全自主可控的路由器对于国家信息安全和保障人民生产生活正常进行有着重大意义。基于与国内某知名网络设备商的协作项目，研制国产自主可控路由器，用于专用网络的互连。本文主要研究内容包括两个方面：其一是分析了接入路由器

5、的功能需求，并阐述了选择Linux内核作为路由器操作系统核心的理论依据。在Linux内核基础上，通过软件集成实现了路由器操作系统，并将该操作系统应用于网络设备商的硬件平台上；其二是进行E1接口驱动设计与实现。最后对操作系统和E1驱动程序进行了大量的设备级和系统级测试，验证了操作系统和E1驱动的正确性和实用性。本文是在Linux操作系统的基础上，利用其开源特性，将Linux内核打造成接入路由器的操作系统。本文首先分析了接入路由器应该满足的需求：路由转发、软件工作环境、系统管理需求、网络服务需求、协议栈需求、路由协议需求以及安全功能需求七个方面。随后从Linux开源特性、软件优势以及协议栈三个方面

6、阐述了选择Linux作为路由器操作系统核心的理论依据，重点阐述了Linux内核支持路由转发。本文将所有的功能需求分成两类：其中一类需求是Linux内核本身已经支持的，需要在编译内核之前对内核进行配置，开启相应的选项；另一类需求是Linux内核并不支持的，需要第三方的功能软件来满足。对于第二类功能，对每一项功能需求进行软件适配，对比分析所有能满足该需求的软件，筛选出最佳软件进行安装，将所有被筛选出来的软件集成于经过选配的Linux内核中。完成了路由器操作系统之后，对每一项功能进行测试，验证所有的需求得到满足。最后对路由器的路由转发性能进行测试，包括了时延、吞吐率和丢包率。为了拓展路由器的应用场景

7、，使其能够接入到广域网络，路由器提供了E1接口。本文的另一项工作就是设计实现E1接口在Linux操作系统下的驱动程序，使得路由器能够支持使用E1接口进行数据输入和输出。本文是基于E1驱动需求分析及已有硬件环境设计了E1驱动框架结构，将E1驱动分成了控制通道和数据通道两个部分，分别详细阐述了控制通道和数据通道的设计过程。按照E1驱动的功能需求和设计架构，从控制通道和数据通道两个方面实现了E1驱动，给