在嵌入式設(shè)備上實(shí)現(xiàn)IPv6網(wǎng)絡(luò)的接入

作 者： 清華大學(xué)　周興 陶品

引 言

　　向下一代互聯(lián)網(wǎng)過渡的進(jìn)程已經(jīng)開始。IPv6作為下一代互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議，能夠提供幾乎無限的地址空間，從根本上克服了IPv4中地址空間不足的問題，也為在不遠(yuǎn)的將來把數(shù)量眾多的嵌入式設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造了條件。Linux的內(nèi)核從2.4版就已經(jīng)開始支持IPv6，同時(shí)，Linux作為開源的操作系統(tǒng)，也便于向不同的硬件平臺(tái)移植。由于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行的大都是IPv4協(xié)議棧，選擇隧道方式接入IPv6網(wǎng)絡(luò)，是一種充分利用現(xiàn)有設(shè)備的過渡手段?；谝陨显?，本文選用支持IPv6的Linux內(nèi)核，通過隧道方式把基于ARM的嵌入式設(shè)備接入IPv6網(wǎng)絡(luò)。

1 編譯支持IPv6的Linux內(nèi)核

　　本文所用的硬件環(huán)境是Xscale的Sitsang開發(fā)板。要向ARM核的CPU移植Linux，首先要準(zhǔn)備交叉編譯環(huán)境，包括armlinuxgcc、armlinuxld、armlinuxas，以便在PC機(jī)上編譯可運(yùn)行于ARM核CPU的目標(biāo)代碼。實(shí)驗(yàn)選用的Linux內(nèi)核源碼包是linux2.4.19.tar.bz2，另外還有一個(gè)針對(duì)Sitsang 板的內(nèi)核補(bǔ)丁（包括驅(qū)動(dòng)程序）patch2.4.19sitsang2.gz。以下是編譯支持IPv6的Linux內(nèi)核的過程。

（1） 解開源碼包并打?qū)Ｓ醚a(bǔ)丁
#tar jvxf linux-2.4.19.tar.bz2
#ln -s linux-2.4.19 linux
#gzip -dc patch-2.4.19-sitsang2.gz patch -p0

　　上述第2行命令建立符號(hào)鏈接，是為了第3行命令對(duì)Linux的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核進(jìn)行打補(bǔ)丁的操作。

（2） 配置編譯選項(xiàng)
　　現(xiàn)在得到的Linux內(nèi)核版本是支持IPv6的，但是支持IPv6的模塊默認(rèn)并不是編譯入內(nèi)核的。在make menuconfig的時(shí)候，注意把Network Options下有關(guān)IPv6和隧道(tunnel)的模塊選為內(nèi)核模式,以便得到所需要的內(nèi)核文件。其他選項(xiàng)不需要更改。

（3） 編譯內(nèi)核
#make dep
#make zImage
#make modules

　　以上命令分別表示建立內(nèi)核中各模塊的依賴關(guān)系，編譯內(nèi)核，編譯驅(qū)動(dòng)模塊。編譯無誤，就在../linux/arch/arm/boot/目錄下得到了所需的Linux內(nèi)核文件zImage。

　　已經(jīng)有了支持IPv6的內(nèi)核，接下來的工作是把啟動(dòng)程序和內(nèi)核文件外加一個(gè)精簡(jiǎn)的文件系統(tǒng)燒錄到開發(fā)板上去，開發(fā)板就可以啟動(dòng)了。關(guān)于如何燒錄啟動(dòng)程序、內(nèi)核和文件系統(tǒng)并不是本文的主要內(nèi)容，可參看其他嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的資料。

2 重新編譯工具程序

　　配置和測(cè)試網(wǎng)絡(luò)環(huán)境需要ifconfig、ping、traceroute等工具程序。上面的精簡(jiǎn)文件系統(tǒng)并沒有包括以上工具程序支持IPv6的版本，如ping6、traceroute6等，因此需要重新編譯包含這些工具程序的源碼包nettools和netutils。注意選用版本較新的源碼包，以確保其支持IPv6。將源碼包解開后，修改其Makefile文件，使之使用交叉編譯工具鏈編譯和鏈接，生成所需的目標(biāo)代碼。將編譯生成的在ARM核的CPU上可執(zhí)行的文件ifconfig、ping6和traceroute6拷貝到嵌入式設(shè)備文件系統(tǒng)的相應(yīng)位置，以備下面的配置和測(cè)試時(shí)使用。

3 配置隧道將嵌入式設(shè)備接入IPv6網(wǎng)絡(luò)

　　首先到以下地址申請(qǐng)一段IPv6的地址：https://knight.6test.edu.cn/tb/html/。在頁面中點(diǎn)擊“Register”，填寫用戶名、Email和所需的Subnet Prefix Length(64/128)，提交之后就得到了一段IPv6地址。要開始使用這段申請(qǐng)到的地址，還得點(diǎn)擊頁面中的“Activate the tunnel”鏈接加以激活。假設(shè)申請(qǐng)到的地址是3ffe:321f:0:775::/64，Tunnel Broker Server的地址是202.38.99.9，下面就開始配置隧道。

　　由于上面申請(qǐng)到的地址需要激活才能使用，而對(duì)于一些沒有圖形界面的嵌入式設(shè)備通過Web方式激活不方便；另外，由于與Tunnel Broker Server直接隧道連接需要一個(gè)獨(dú)立的IPv4地址，而申請(qǐng)到的地址總量巨大（64位地址總量達(dá)2的64次方），為避免浪費(fèi)，本文采取了用一臺(tái)PC機(jī)與Tunnel Broker Server連接充當(dāng)IPv6網(wǎng)關(guān)，而包括Sitsang開發(fā)板在內(nèi)的其他設(shè)備通過網(wǎng)關(guān)接入的辦法。

　　實(shí)驗(yàn)中，作為網(wǎng)關(guān)的PC機(jī)運(yùn)行的是RedHat Linux 9,有兩塊網(wǎng)卡，IPv4地址分別是166.111.249.184（eth0）和192.168.1.184(eth1)，Sitsang開發(fā)板有一個(gè)以太網(wǎng)口，IPv4地址是192.168.2.231(eth0)，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)是192.168.2.184。IPv4的路由已設(shè)置好，即Sitsang開發(fā)板已經(jīng)能ping通外部的IPv4網(wǎng)絡(luò)。

（1） 建立網(wǎng)關(guān)與Tunnel Broker Server的隧道
　　在網(wǎng)關(guān)PC機(jī)上執(zhí)行以下命令：
#insmod ipv6
#iptunnel add sit1 mode sit remote 202.38.99.9 local 166.111.249.184
#ifconfig sit1 up
#ifconfig sit1 inet6 add 3ffe:321f:0:775::1/128
#route A inet6 add 2000::/3 sit1
#echo 1 > /proc/sys/net/ipv6/conf/all/forwarding
以上命令分別表示: