基于Linux的家庭网关软件设计

论文摘要

随着互联网业务和宽带网络的不断发展,家庭网关所扮演的角色也越来越受到人们的重视。家庭网关作为连接运营商网络和用户家庭网络的枢纽,是运营商发展数字家庭业务的关键所在。本文以Linux操作系统为平台提出了嵌入式家庭网关软件系统的解决方案,并构建了一个符合要求的嵌入式Linux系统。本文首先从一般家庭网关的应用方案出发,阐述了家庭网关系统结构的特点以及嵌入式Linux操作系统在实际应用中的优势。Linux除了支持多种硬件平台外,还具有丰富的可利用资源。嵌入式系统应用专一,资源有限,因此要求精简Linux系统。本文在详细分析系统功能要求的基础上,根据系统需要对Linux内核进行重新剪裁和定制,从而得到一个精简的内核,同时利用BusyBox来制作精简的嵌入式文件系统。BusyBox是一个精简的Linux工具集,具有“嵌入式Linux的瑞士军刀”的美称,很适合用于嵌入式系统中。家庭网关要解决的一个主要技术问题是提供网络接入和网络路由的功能。GPRS在GSM的基础上实现了方便的联网功能,本文实现了利用GPRS数据卡来连接外网的功能,并完成了系统静态路由的设置以及DHCP服务器的实现。对于嵌入式系统而言,提供一个方便快捷的管理接口是很重要的。为了方便用户对嵌入式设备的统一管理和控制,本文在详细分析嵌入式Web服务器的原理和应用的基础上,实现了基于Web服务器的用户配置管理工具。本文所做的工作,基本上实现了一个家庭网关的软件系统。能够实现基于GRPS方式和WAN口方式接入互连网,实现静态路由以及DHCP服务并提供基于Web界面的用户管理接口。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 家庭网关概述
• 1.3 课题的目标和任务
• 第二章 家庭网关的系统结构与Linux操作系统
• 2.1 家庭网关的系统结构
• 2.2 嵌入式Linux操作系统
• 2.2.1 嵌入式Linux操作系统的优点
• 2.2.2 嵌入式Linux设备驱动程序
• 2.2.3 嵌入式Linux的文件系统
• 2.2.4 嵌入式Linux系统的启动
• 2.3 本章小结
• 第三章 构建符合要求的嵌入式Linux系统
• 3.1 创建交叉编译环境
• 3.1.1 基础知识
• 3.1.2 准备工作
• 3.1.3 建立初始C编译器
• 3.1.4 生成完整的GCC编译器
• 3.2 定制编译Linux内核
• 3.2.1 Linux2.6 内核特点
• 3.2.2 定制编译Linux内核
• 3.3 定制嵌入式文件系统
• 3.3.1 BusyBox简介
• 3.3.2 BusyBox的工作原理
• 3.3.3 用BusyBox制作文件系统
• 3.4 配置内核支持 JFFS2 文件系统
• 3.5 本章小结
• 第四章 对GPRS数据卡的支持
• 4.1 GPRS与GPRS数据卡简介
• 4.1.1 GPRS与GPRS数据卡简介
• 4.1.2 AT指令
• 4.2 PPP协议简介
• 4.2.1 PPP协议简介
• 4.2.2 Linux内核支持
• 4.2.3 pppd和chat
• 4.2.4 数据收发过程
• 4.3 通过GPRS数据卡上网
• 4.3.1 pppd移植
• 4.3.2 脚本配置
• 4.3.3 拨号上网调试
• 4.4 本章小结
• 第五章 路由设置与DHCP服务的实现
• 5.1 路由器概述
• 5.2 Linux软路由器
• 5.3 静态路由设置
• 5.3.1 系统功能概述
• 5.3.2 设置静态路由表
• 5.4 IP地址转换（NAT）
• 5.4.1 iptables和Netfilter简介
• 5.4.2 NAT介绍
• 5.4.3 Linux内核对于IP伪装的支持
• 5.4.4 完成NAT
• 5.5 DHCP简介
• 5.6 嵌入式DHCP服务器的配置与实现
• 5.7 本章小结
• 第六章 嵌入式Web服务器实现
• 6.1 嵌入式Web服务器功能
• 6.2 CGI程序设计
• 6.2.1 CGI工作原理
• 6.2.2 编制CGI程序
• 6.3 配置Web服务器
• 6.4 本章小结
• 结束语
• 附录A
• 附录B 英文缩略语
• 参考文献
• 参加科研情况说明
• 致谢