關鍵詞： linux , SOHO , 路由器 , 嵌入式

　　針對目前SOHO路由器設計方案難以滿足高速接入網用戶要求和存在系統穩定性方面的不足，以嵌入式Linux操作系統為基礎，提出一種新的 SOHO（Small Office and Home Office）路由器設計方案，有效地提高了系統的穩定性和安全性。

　　0 引言

　　隨著通信技術、網絡技術的迅速發展，大量網絡設備接入網絡，互聯網用戶數量正以幾何級數增長。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 路由器利用私有網絡IP 地址有效地緩解目前 IP 地址短缺的危機，為公司、家庭等小型局域網提供高效、廉價的共享上網方案。當前SOHO 路由器設計，采用
　　ARM7TDMI+μClinux 設計架構，ARM7 內核微處理器工作頻率為50M 左右，而以太網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用戶要求;μClinux 操作系統，不具有內存保護機制，任何程序都有可能導致內核崩潰，系統穩定性較差。本文采用ARM920T 內核微處理器，工作頻率200M，足以滿足高速接入網用戶要求，它具有先進的MMU 體系結構，支持WinCE、EPOC32、Linux 操作系統。Linux 操作系統，具有內存保護機制和強大的網絡控制功能，能防止惡意程序對系統的破壞并實現*濾防火墻，有效地提高了系統的穩定性和安全性。

　　1 SOHO 路由器原理

　　路由器有位于網絡中心的核心路由器、連接企業級網絡的企業路由器以及把家庭或小單位用戶接入網絡的 SOHO 路由器。SOHO 路由器能夠實現自動配置和基本數據包路由、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，它只實現部分傳統路由器的功能。SOHO 路由器采用NAT（Network Address TranslaTIon）轉換技術，把局域網內部私用有IP 地址轉換成一個合法的公網IP 地址，使私有網絡中多臺主機共享一個合法的 IP 地址訪問因特網。
　　本文利用 Linux 內核支持IP Masquerade（IP 偽裝）技術實現NAT 轉換，實現多臺主機共享訪問因特網。IP Masquerade 工作原理：客戶機將實現IP Masquerade 的Linux 機器設置為缺省網關，當IP Masquerade 的Linux 機器收到客戶機的數據包時，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;當接收到響應數據包時，如果其端口號正是先前所指定的端口號則再對該數據包進行改寫，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，然后再發送給客戶機。

　　2 系統硬件設計

　　系統以 S3C2410X 微處理器為核心，外擴存儲器、以太網控制器、交換控制器、配以必要的調試接口、電源電路和時鐘發生電路構成，硬件結構框圖如圖1 所示。

　　

2011-12-15 13:52:54 上傳

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　　（1） 微處理器與存儲系統
　　S3C2410X 是SAMSUNG 公司開發的一款低價、低功耗、高性能應用于PDA、Internet設備的微處理器，工作頻率200M，能滿足高速處理要求。系統擴展了1 片64MB NANDF1ash 芯片和2片SDRAM 芯片，NAND F1ash 芯片中存儲Bootloader 引導程序和Linux 內核，系統上電復位后從中執行初始化代碼。
　　（2） 以太網控制芯片
　　DM9000 是一款高性價比以太網控制芯片，具有通用處理接口以太網MAC 控制器，能與10Base-T 的UTP3/4/5 和100Base-T 的UTP5 接口連接，滿足高速接入網要求，也支持通過MII 接口與其它MII 接口的收發器互聯。
　　（3） 交換控制芯片
　　RTL8305S 是***瑞昱公司最新設計的5 端口10/100Mbps 高速以太網絡交換控制芯片，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 個實體層收發器、1M SRAM 和1K MAC 地址記憶區，有效地減少查表時間和轉儲時間，適用于高速局域網交換器;每一個端口均可支持100Mbps的100BASE-TX 高速以太網傳輸或10Mbps 的10BASE-T 的以太網傳輸。
　　（4） 系統實現
　　S3C2410X 微處理器通過系統總線連接FLASH和SDRAM構成存儲系統，系統上電后，微處理器從FLASH 中讀取初始化程序，SDRAM 為程序運行和數據處理和轉發提供臨時存儲空間。以太網控制芯片DM9000，經單端口隔離變壓器和RJ45 接口與互聯網相連。DM9000 通過MII（獨立媒體接口）與交換控制芯片RTL8305SC 的PORT4 口相連，RTL8305SC 經過4 端口隔離變壓器和四個RJ-45 接口連接局域網集線器，交換機或電腦，進行數據交換或通過微處理器控制與廣域網連接。