4_2_AliOS Things网络篇之lwIP.pdf

lwIP是一个轻量级的开源TCP/IP协议栈，最初由瑞士计算机科学院的Adam Dunkels等人开发。它的主要目标是提供一个低内存占用的网络通信解决方案，它只需要几十KB的RAM和大约40KB的ROM就可以运行，非常适合资源受限的嵌入式系统。lwIP支持IPv4和IPv6协议，同时提供了丰富的网络应用接口，如SNTP、iPerf、SNMPv2c、TFTP、HTTP、MQTT、DHCP、UDP、TCP等。 lwIP的核心功能涵盖了网络应用层、传输层、网络层和链路层四个层面。应用层负责处理高层应用，比如文件传输协议（TFTP）、超文本传输协议（HTTP）、消息队列遥测传输协议（MQTT）等。传输层主要负责数据传输的可靠性和流量控制，包括用户数据报协议（UDP）和传输控制协议（TCP）。网络层则负责地址的分配、路由选择以及数据包的封装和解析，包括Internet控制消息协议（ICMP）和地址解析协议（ARP）。链路层则是对接硬件设备的接口，比如Wi-Fi驱动。 在lwIP中，数据收发过程会经过应用层的处理，然后传输层进行TCP或UDP的封装，再通过网络层进行路由选择以及封装成IP数据报。最后链路层负责数据包的发送和接收，通过Wi-Fi驱动与物理设备进行交互。 lwIP提供了三种API，分别用于不同的应用场景和需求： 1. RAW API：提供对协议栈的直接访问，性能高但是无法实现并行处理，容易导致性能下降。 2. lwIP API：提供了一套简化的API接口，用于基本的网络功能实现，适于大多数应用。 3. BSD API：提供了UNIX标准的套接字API接口，便于移植到不同的平台，但资源占用较多。 lwIP的socket API提供了大量用于网络编程的函数，包括创建socket、绑定地址、监听连接、接受连接、连接、发送和接收数据、设置套接字选项等。这些函数让开发者能够在应用程序中实现高效的网络通信功能。 TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）是lwIP提供的两种主要的传输层协议。TCP是一种面向连接的协议，可以确保数据的顺序和可靠性，适用于文件传输和邮件发送等场景。UDP是一种无连接的协议，速度快但不保证数据的顺序和可靠性，适用于对实时性要求高的应用，比如视频会议或在线游戏。 动态主机配置协议（DHCP）也是lwIP支持的重要协议之一，它允许网络中的设备动态地获得IP地址、网关地址、DNS服务器地址等网络配置信息。DHCP主要用在大型局域网环境中，能够有效地管理IP地址资源。 ifconfig是一个常用的网络配置工具，可以用来显示和配置网络接口的状态。通过输入ifconfig命令，可以查看网卡的名称、状态、IP地址、网关和子网掩码等信息。如果网络断开，网卡的状态会显示为down。 lwIP作为AliOS Things操作系统中的一个重要组件，不仅为物联网设备提供了轻量级、高效的网络连接能力，而且其丰富的API接口和协议支持，使其在开发物联网应用时成为了一个非常实用的工具。开发者可以通过lwIP轻松实现各种网络功能，让物联网设备能够互联互通，实现信息的交换和控制。