LwIP及其网络编程应用实例ppt课件
1、LwIP简介
1、LwIP简介1、LwIP简介 LwIP 全名为 Light weight IP，意思是轻量化的 TCP/IP 协议，是瑞典计算机科学院(SICS)的 Adam Dunkels 开发的⼀个⼩型开源的TCP/IP 协议栈。
LwIP 的设计初衷是：⽤少量的资源消耗(RAM)实现⼀个较为完整的 TCP/IP 协议栈，其中“完整”主要指的是 TCP 协议的完整性，实现的重点是在保持 TCP 协议主要功能的基础上减少对 RAM 的占⽤。
此外 LwIP既可以移植到操作系统上运⾏，也可以在⽆操作系统的情况下独⽴运⾏。
LwIP有⽆操作系统的⽀持都可以运⾏。
LwIP实现的重点是在保持TCP协议主要功能的基础上减少对RAM 的占⽤，它只需⼗⼏KB的RAM和40K左右的ROM就可以运⾏，这使LwIP协议栈适合在低端的嵌⼊式系统中使⽤。
lwIP协议栈主要关注的是怎么样减少内存的使⽤和代码的⼤⼩，这样就可以让lwIP适⽤于资源有限的⼩型平台例如嵌⼊式系统。
为了简化处理过程和内存要求，lwIP对API进⾏了裁减，可以不需要复制⼀些数据。
2、LwIP的特性 LwIP 具有主要特性： （1）⽀持 ARP 协议（以太⽹地址解析协议）。
（2）⽀持 ICMP 协议（控制报⽂协议），⽤于⽹络的调试与维护。
（3）⽀持 IGMP 协议（互联⽹组管理协议），可以实现多播数据的接收。
（4）⽀持 UDP 协议(⽤户数据报协议)。
（5）⽀持 TCP 协议(传输控制协议)，包括阻塞控制、 RTT 估算、快速恢复和快速转发。
（6）⽀持 PPP 协议（点对点通信协议），⽀持 PPPoE。
（7）⽀持 DNS（域名解析）。
（8）⽀持 DHCP 协议，动态分配 IP 地址。
（9）⽀持 IP 协议，包括 IPv4、 IPv6 协议，⽀持 IP 分⽚与重装功能，多⽹络接⼝下的数据包转发。
（10）⽀持 SNMP 协议（简单⽹络管理协议）。
LwIP协议栈的学习与应用
LwIP协议栈的学习与应用前言LWIP(Light Weight Internet Protoco1)是瑞士计算机科学院(Swedish Institute of Computer Science)AdamDunkels等人开发的一套用于嵌入式系统的开放源代码TCP／IP协议栈。
LWIP的含义是Light Weight(轻型)IP协议。
LWIP 可以移植到操作系统上，也可以在无操作系统的情况下独立运行。
LWIP TCP／IP实现的重点是在保持TCP协议主要功能的基础上减少对RAM的占用。
一般它只需要几十KB的RAM和40 KB左右的ROM就可以运行，这使LWIP协议栈适合在小型嵌入式系统中使用。
第二章基础组件内存管理LwIP内存管理部分（mem.h mem.c）比较灵活，支持多种分配策略，有运行时库自带的内存分配(MEM_LIBC_MALLOC)，有内存池分配(MEM_USE_POOLS)，有动态内存堆分配，这些分配策略可以通过宏定义来更改。
在嵌入式系统里面，C运行时库自带的内存分配一般情况下很少用，更多的是后面二者，下面就这两种分配策略进行简单的分析：动态内存堆分配其原理就是在一个事先定义好大小的内存块中进行管理，其内存分配的策略是采用最快合适（First Fit[user1]）方式，只要找到一个比所请求的内存大的空闲块，就从中切割出合适的块，并把剩余的部分返回到动态内存堆中。
在分配的内存块前大约有12字节会存放内存分配器管理用的私有数据，该数据区不能被用户程序修改，否则导致致命问题。
内存释放的过程是相反的过程，但分配器会查看该节点前后相邻的内存块是否空闲，如果空闲则合并成一个大的内存空闲块。
采用这种分配策略，其优点就是内存浪费小，比较简单，适合用于小内存的管理，其缺点就是如果频繁的动态分配和释放，可能会造成严重的内存碎片，如果在碎片情况严重的话，可能会导致内存分配不成功。
对于动态内存的使用，比较推荐的方法就是分配->释放->分配->释放，这种使用方法能够减少内存碎片。
stm32的lwip的skocet编程
stm32的lwip的skocet编程STM32是一种广泛应用于嵌入式系统开发的微控制器系列，而lwIP (light-weight IP) 是一个轻量级的开源TCP/IP协议栈，具有高度可移植性和灵活性。
在STM32的嵌入式系统中，使用lwIP库进行网络通信是一种常见的选择。
本文将介绍如何使用lwIP的socket编程在STM32上实现网络通信。
我们需要在STM32上配置lwIP库。
lwIP提供了一些示例代码，可以帮助我们快速上手。
我们可以从lwIP的官方网站上下载最新的版本，并解压缩到工程目录中。
然后，在工程的配置文件中引入lwIP 的头文件和源文件，并配置相应的宏定义。
在进行socket编程之前，我们需要先初始化lwIP协议栈。
在main 函数中，我们可以调用lwIP库提供的初始化函数进行初始化。
初始化完成后，我们可以创建一个socket套接字，用于后续的网络通信。
接下来，我们可以使用socket套接字进行网络通信。
在lwIP中，socket套接字使用整数来表示。
我们可以使用lwIP库提供的函数来创建套接字，并指定相应的协议类型，例如TCP或UDP。
创建套接字后，我们可以使用该套接字进行数据的发送和接收。
在进行数据发送时，我们可以使用lwIP库提供的send函数。
该函数可以将数据发送到指定的目标地址和端口号。
在发送数据之前，我们需要先创建一个目标地址结构体，并填写相应的信息。
然后，我们可以调用send函数发送数据。
在进行数据接收时，我们可以使用lwIP库提供的recv函数。
该函数可以从指定的套接字接收数据，并保存到指定的缓冲区中。
在接收数据之前，我们需要先创建一个接收缓冲区，并指定相应的长度。
然后，我们可以调用recv函数接收数据。
除了发送和接收数据外，我们还可以使用lwIP库提供的其他函数来实现更多的功能。
例如，我们可以使用lwIP库提供的gethostbyname函数来获取指定主机名对应的IP地址。
lwip 编程方式
lwip 编程方式
LWIP（Light Weight IP）是一个轻量级的 TCP/IP 协议栈，它提供了一种简单而高效的方式来实现网络通信功能。
下面是一些常见的 LWIP 编程方式：
1. 初始化协议栈：在使用 LWIP 之前，需要先初始化协议栈。
这可以通过调用`lwip_init()` 函数来完成。
该函数会初始化各种网络模块，并设置网络参数。
2. 创建套接字：通过调用 `socket()` 函数，可以创建不同类型的套接字，如 TCP、UDP 套接字等。
套接字用于表示网络通信的端点。
3. 绑定套接字：使用 `bind()` 函数将套接字绑定到指定的本地地址和端口。
4. 连接或监听：对于 TCP 连接，可以使用 `connect()` 函数建立与远程主机的连接；对于服务器端，可以使用 `listen()` 函数监听指定端口上的连接请求。
5. 发送和接收数据：通过 `send()` 和 `recv()` 函数，分别用于发送和接收数据。
6. 关闭套接字：在完成通信后，使用 `close()` 函数关闭套接字，释放相关资源。
7. 处理网络事件：LWIP 提供了回调机制来处理网络事件，如连接建立、数据接收等。
可以注册相应的回调函数来执行特定的操作。
这只是 LWIP 编程的一些基本方式，实际应用中可能会涉及更多的细节和功能。
此外，LWIP 还提供了其他高级特性，如 IP 地址配置、DHCP、DNS 等。
具体的编程方式和使用方法可以参考 LWIP 的官方文档和示例代码。
lwip和tcp函数
lwIP和TCP函数什么是lwIP？lwIP（lightweight IP）是一个轻量级的开源的IP协议栈，适用于嵌入式系统和小型设备。
它提供了TCP/IP协议栈中的核心功能，如IP、TCP、UDP、ICMP等协议的实现，同时具有较低的内存占用和较高的性能。
lwIP具有高度可配置性，可以根据实际需求进行裁剪和优化，使其适用于不同类型的设备和应用场景。
TCP函数TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、有序的、基于字节流的传输协议。
TCP在IP协议的基础上提供了面向连接的可靠数据传输功能，通过序号、确认和重传机制来保证数据的可靠性和有序性。
lwIP提供了一系列的TCP函数，用于在嵌入式系统中实现TCP协议的各种功能。
1. tcp_new()函数原型：struct tcp_pcb* tcp_new(void)功能：创建一个新的TCP协议控制块（PCB）。
说明： TCP协议控制块用于维护TCP连接的状态信息，包括本地IP地址、端口号、远程IP地址、端口号等。
通过tcp_new()函数可以创建一个新的TCP协议控制块，并返回该控制块的指针。
2. tcp_bind()函数原型：err_t tcp_bind(struct tcp_pcb* pcb, const ip_addr_t* ipaddr, u16_t port)功能：将TCP协议控制块绑定到指定的IP地址和端口。
说明： tcp_bind()函数用于将一个已创建的TCP协议控制块绑定到一个特定的IP地址和端口。
绑定后的控制块可以监听该IP地址和端口的连接请求。
3. tcp_listen()函数原型：struct tcp_pcb* tcp_listen(struct tcp_pcb* pcb)功能：将TCP协议控制块设置为监听状态。
说明： tcp_listen()函数用于将一个已绑定的TCP协议控制块设置为监听状态，使其可以接受来自客户端的连接请求。
《网络编程》课件
案例二：社交网络平台的架构与实现
总结词
社交网络平台的架构与实现需要关注可扩展性、可用性和可靠性等方面。
详细描述
社交网络平台需要支持数百万甚至数十亿的用户，因此其架构必须具备高度的可扩展性，能够随着用户数量的增 长而平滑地扩展。同时，为了提供不间断的服务，需要保证系统的可用性和可靠性，采取各种容错和备份措施。 此外，还需要考虑数据的安全性和隐私保护问题。
HTTP协议
01
HTTP协议是用于从服务器请求和发 送网页内容的协议。
02
HTTP协议是无状态的，这意味着服 务器不会为每个请求保持状态。
03
HTTP协议是请求/响应模型，客户端 发送请求，服务器返回响应。
HTML/CSS/JavaScript
HTML是用于创建网页结构的标记 语言。
CSS是用于描述网页样式和布局 的语言。
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网络编程的历史与发展
起源
1
网络编程起源于20世纪60年代，随着ARPANET等 早期网络的兴起，人们开始研究如何实现不同计
算机之间的通信。
发展历程
2
随着互联网的普及和发展，网络编程语言和技术 不断涌现和发展，如Socket编程、HTTP协议等。
未来趋势
3
随着云计算、物联网等技术的兴起，网络编程将 更加注重安全性、隐私保护和异构网络的互联互
案例四：网络安全攻防实践
总结词
网络安全攻防实践涉及网络攻击和防御的策 略和技术，是保障网络安全的重要手段。
详细描述
网络安全攻防实践包括对各种网络攻击手段 的深入了解，如黑客攻击、病毒传播、拒绝 服务攻击等，同时也需要掌握相应的防御策 略和技术，如防火墙配置、入侵检测系统部 署、数据加密等。此外，还需要关注安全漏 洞的发现和修补，以及应急响应和灾难恢复 等方面的实践经验。
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最新文档-LwIP裸机移植与编程介绍-PPT精品文档
LwIP源码组织架构与RAW接口编程
修改文件说明
在 LWIP 的源码中有个 opt.h 的文件，这个文件是裁剪和配置 LWIP 的，但最好不要直接在里面修改。这里参照网上资料，在lwipopts.h中 对功能和性能进行裁剪和配置。
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17
云端物联·比你想象的更多
简单RAW接口编程实例
4
云端物联·比你想象的更多
常见的嵌入式TCP/IP协议栈
uC/IP
uC/IP是由Guy Lancaster编写的一套基于uC/OS且开放源码的TCP/IP协 议栈，亦可移植到操作系统，是一套完全免费的、可供研究的TCP/IP协议 栈，uC/IP大部分源码是从公开源码BSD发布站点和KA9Q（一个基于DOS 单任务环境运行的TCP/IP协议栈）移植过来。uC/IP具有如下一些特点： 带身份验证和报头压缩支持的PPP协议，优化的单一请求/回复交互过程， 支持IP/TCP/UDP协议，可实现的网络功能较为强大，并可裁减。uC/IP协 议栈被为一个带最小化用户接口及可应用串行链路网络模块。根据采用 CPU、编译器和系统所需实现协议的多少，协议栈需要的代码容量空间 在30-60KB之间。
云端物联·比你想象的更多
背景介绍
背景介绍
随着社会的快速发展，在数据采集领域，针对一些小型监 测设备通过网络功能来实现远程数据传输显得异常重要。而现 存的 IP 网诸如全球 Internet 网的趋势愈演愈烈，只要那些设备 上实现了 TCP/IP 协议栈并增加一个网络接口，就可以方便的接 入到现有的网络中，所以小型化嵌入式设备的网络接入技术是 未来物联网实现的关键。
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云端物联·比你想象的更多
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include目录
LwIP的包含文件。
netif目录
ARP协议和LwIP网络设备驱动程序的模板，提供了网络接口驱动 程序的基本框架。
ppt课件
5
LwIP的软件体系结构
LwIP的协议层次:
LwIP也是以4层TCP/IP模型为参照来实现TCP/IP协 议族的。
从几种典型的协议模块出发，纵向分析各模块的跨层调用关系 。
ppt课件ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10
整体调用关 系
应用程序
应 用
层
图给出了LwIP的整体调 用关系，基本上涵盖了 LwIP的主要功能模块和 绝大部分的函数调用。
tcp_receive() tcp_process()
tcp_input()
tcp_write() tcp_enqueue() tcp_output()
冲与内存管理子系统、网络接口函数等
。
ppt课件
7
LwIP的进程模型
TCP/IP协议族的进程模型指的是采用何种方法把系统分成不同的进程。 常见的进程模型有两种：
每一个协议作为一个独立的进程 协议栈作为一个内核只占据一个进程。
第一种模型必须符合协议的每一层，协议层之间通过指定的方式进行通讯 。
LwIP的含义是轻型IP协议，其实现的
重点是在保持TCP协议主要功能的基础
上减少对RAM的占用，这使得LwIP协
议栈非常适合在小型嵌入式系统中使用
。
ppt课件
2
LwIP介绍
LwIP的版本较多，较新的版本通常完善或增加了LwIP的功能。
LwIP有如下特点：
IP：支持多网络接口下的IP转发
IP fragment：IP分片
DNS：域名解析
SNMP：简单网络管理协议
DHCP：动态主机配置协议
PPP：点对点协议
IPv6
ppt课件
3
LwIP源码的文件组织
LwIP文件目录的组织结构如图所示，其源代码全 部位于目录src下。
src目录下一般有5个子目录
LwIP提供的api子目录、core子目录、include子目录 和netif子目录
优点较明显，即每一种协议都可以独立参与到系统运行中，其实现的代码也比 较简单，整个协议栈的层次脉络清晰，便于理解和调试。
缺点也是显而易见的，即数据跨层传递时不得不产生进程切换以及内存复制。 这一缺点极大影响了系统的整体性能，尤其对于嵌入式系统来说更是不能忍受 的。
第二种模型将协议栈驻留在操作系统内核中，应用程序通过系统调用与协 议栈进行通讯。
ARP：支持ARP协议
ICMP：支持ICMP协议
UDP：支持UDP协议
TCP：支持TCP协议，包括拥塞控制、RTT估算和快速恢复/快速重传
Raw API：提供专门的内部回调函数，以提高应用性能
Socket API：可选的Berkeley-like socket API
LwIP的较新版本还提供对以下功能或协议的支持：
每一个协议作为一个模块被实现，同时还提供了几个函数作为 协议的入口点。
LwIP并没有严格地按照分层的方式实现协议族。
实际上LwIP使用的是一种比较松散的通讯机制，通过 共享内存的方式实现应用层与底层协议族之间的通讯。
LwIP拥有独特的缓冲机制，使得各层次可以更加有效 的重复使用缓冲区。
当数据需要处理或跨层传递时，通常是通过调用事先已定义好 的回调函数来完成有关操作。
优点是大大提高了LwIP的整体性能；缺点是使得LwIP的整个软 件体系显得略微复杂，尤其是函数之间的调用关系更为繁琐。
为了理清LwIP的函数调用关系，从两个不同的方向对 这一问题进行分析：
从不同的协议层出发，横向分析各个层次内的调用关系；
udp_send()
udp_input()
运 输
层
icmp_dest_unreach() icmp_input()
图中只标注了对LwIP的 整个软件体系起着重要 支撑作用的主干函数
ip_route() ip_output()
ip_output_if()
netif->output()
arp_input() arp_reply()
LwIP尽量避免内存复制，避免了内存复制产生的性能损失。
ppt课件
6
LwIP的软件体系结构
与LwIP的协议层次相匹配，LwIP 采用模块化设计的方法实现。
TCP/IP协议的实现模块
如ARP、IP、ICMP、UDP、TCP等
许多相关支持模块。
这些支持模块包括操作系统模拟层、缓
需用户自己创建的arch目录。
lwip
src
api
arch
cpoprte课件
include
netif 4
LwIP源码的文件组织
每个子目录包含的某一类相关的文件，简要说明如下：
api目录
应用程序接口文件。
arch目录
与硬件和OS有关的文件，包括网络驱动、移植需要修改的文件。
core目录
这种设计可以使用交叉协议分层技术，各层协议不必严格划分。 这种进程模型的缺点是层次不清，给理解增加了难度。
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8
LwIP的进程模型
LwIP则采用一种比较灵活的设计方法。
它可以将所有的协议驻留在一个进程，以便独立于 操作系统内核之外。
应用程序既可以驻留在LwIP的进程中，也可以使用 一个单独的进程。
它也可以根据协议层次结构创建多个进程，但各个 进程之间只传送尽可能少的必要信息，而没有引入 额外的内存复制
LwIP在协议层之间切换时，一般只传递数据缓冲区 的地址，让需要处理数据的协议层自己去提取。
ppt课件
9
LwIP的函数调用关系
为了尽量避免不必要的内存复制，LwIP更多的是采用 一种基于回调函数的设计方法。
第九章 LwIP及其网络编程应用实例
ppt课件
1
LwIP介绍
LwIP(Light Weight Internet Protocol)是 瑞典计算机科学院(Swedish Institute of Computer Science)的Adam Dunkels等 人开发的一套用于嵌入式系统的开源 TCP/IP协议栈。
网 际 层
ip_input()
网
络网
接络