试析当前宽带路由器嵌入式操作系统的完善

周慧琴

（忻州师范学院 计算机系，山西 忻州 034000）

试析当前宽带路由器嵌入式操作系统的完善

周慧琴

（忻州师范学院 计算机系，山西 忻州 034000）

宽带路由器是一种嵌入式产品，为家庭或小型办公室的共享上网提供了可能，其特点是实时性强、网络处理频繁、结构简单.嵌入式操作系统符合宽带路由器所具有的这些特点，是宽带路由器软件实施的关键.主要对宽带路由器的功能和几种常见的嵌入式操作系统进行简要分析，并提出一些策略来完善宽带路由器的嵌入式操作系统.

宽带路由器；嵌入式操作系统；完善

0 引言

随着科学技术的迅猛发展、人们生活水平的提高，互联网进入了千家万户，越来越成为人们生活的重要组成部分.但随着互联网的普及，越来越多的问题也凸显出来，其中一个主要的问题就是IP地址空间相对有限，无法实现网络地址的多重分配.因此，共享上网成为家庭或小型办公室急需解决的问题，而宽带路由器的研发就很好的解决了这一问题，为共享上网的实现提供了可能.

1 宽带路由器的功能

1.1 DHCP功能

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议），可以为客户机自动分配IP地址、DPS服务器的IP地址等TCP/IP参数、子网掩码以及缺省网关，也就是说在DHCP服务器上有一个数据库，里面存放着IP地址、DNS参数、网关等.路由器这一功能一般是不用特意设置的，都是默认开启的，但是如果没有开启的话，建议用户最好在管理界面上将其打开，这样路由器所连接的计算机在使用时就不用手动指定IP地址了，只要使用网络设置中的自动获取IP地址就能上网.在一些大规模的网络中[1]，这种便利性尤为明显，因为客户端较多，使用DHPC便于机器的管理，也能为客户提供TCP/IP参数配置，不仅能在很大程度上提高工作效率，也能避免IP地址冲突情况的产生.

1.2 防火墙功能

网络安全是目前广大计算机用户普遍关注的一个问题，而路由器的防火墙功能在一定程度上解决了这一问题.它能够屏蔽内部网络的IP地址、自由设定IP地址、进行通讯端口过滤，可以有效防止计算机遭受病毒或被黑客入侵，同时也能为计算机用户节省开支，不需要额外花钱安装病毒防护设备就可以拥有一个比较安全的网络运行环境.因此，宽带路由器的防火墙功能对于家庭计算机用户而言是非常重要的，可以对病毒和黑客进行很好的防护，降低网络瘫痪的几率，为用户节省不必要的麻烦.另外，通过路由器内置的防火墙功能，计算机用户也可以设置不同的过滤规则，过滤不属于计算机本身的异常信息包，能有效减少病毒的入侵.

1.3 虚拟专用网络

所谓的虚拟专用网并不是真正意义上的专用网络，但是它却拥有着和专用网络一样的功能.虚拟，就是指实际的长途数据线路不再是用户唯一的选择，客户可以选择将Internet公众数据作为长途数据线路.专用网络，指的是用户的专属网络，是用户依据自身需求所制定的独有的网络.简而言之，虚拟专用网络就是在Internet公用网络基础上，用户自己建立一个符合自身需求的专用网路，这就改变了长期以来以实体的私有专线架构企业内部网路为主导的的局面，对于一些企业级用户来说，不需要再架设专用网络，节省了企业的开支.同时，虚拟专用网络能提供高水平的安全防护，使用高级的加密和身份识别协议能够保证数据不被窥探，为各行各业办公系统的安全性提供了强有力的保障.

2 具有代表性的嵌入式操作系统

2.1 Linux

Linux操作系统诞生于1991年10月5日，起源于一位名叫Linus Torvalds的计算机业余爱好者，他的目的是想设计一个代替Minix的操作系统，这个操作系统可用于各种处理器的个人计算机上，并且具有Unix操作系统的全部功能.Linux的诞生与发展始终都依赖着5个重要支柱：Unix操作系统、Minix操作系统、GNU计划、POSIX标准和Internet网络[2].从1991年一直到今天，这5大支柱一直伴随则着Linux操作系统的成长，使其发展成为了当今最为流行的一款开放源代码的操作系统，无论是在功能上还是在设计上都日趋完善.Linux可以运行在多种硬件平台上，如：x86，680x0，SPARC等处理器的平台，不仅如此，Linux还在嵌入式系统方面大放光芒，成为嵌入式系统操作系统中的一种较为理想的系统，成为项目的优先选择，这些特点和优势是其它系统无法比拟和取代的.

2.2 Windows CE

Windows CE是Windows Embedded Compact的简称，是Window家族中的一员，是微软公司嵌入式、移动计算机平台的基础，是专门设计给掌上电脑以及嵌入式设备所使用的系统环境，同时还是一个集开放性、高效性、可扩展性于一体的操作系统[3].另外，Window CE允许多重功能与进程，在相同时间系统中运行Windows CE，最大可支持32位同步进程，而且每个进程中还包含一个或多个线程，每个线程之间也是相互独立的，这就证明Windows CE是一个有优先级的多任务操作系统，并且其针对的主要是有限资源的硬件环境.而且，Windows PC除了具有Window家族的共性外，还具有嵌入式系统所要求的实时性、内存小等特点，在很大程度上为嵌入式系统的开发提供了便利.所以，将Windows CE应用到嵌入式系统的开发中，能够获得最好的性能，在缩短开发周期、降低技术风险方面也有着莫大的助益.

2.3 pSOS

pSOS是一种实时的嵌入式操作系统，是美国系统集成公司根据几十年从事嵌入式实时系统理论研究与实践活动设计开发的，也是世界上最早的实时系统之一.2000年2月16日，该公司与WindRiver Systems公司合并，所以目前pSOS是属于WindRiver Systems公司的产品.pSOSystems的设计宗旨是为了能够实现实时操作系统的高效、可靠、便于使用，从而能够支持用户自己设计的或者是商品化的硬件系统.另外，pSOSystems还具有模块化结构，围绕操作系统内核pSOS＋有一系列的软件功能模块，包括：文件管理器模块、单处理器模块、多处理器模块等，因此不同的应用在使用它们时可以不进行任何的修改，而且这些模块还采用了黑盒子技术，可以为用户减掉维护的麻烦，还能在很大程度上确保可靠性.

3 宽带路由器嵌入式操作系统的完善策略

3.1 注重实时操作系统的使用

嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式应用中越来越广泛，能在很大程度上提高系统的安全性、可靠性.为了维护控制系统的安全，最基本的要求就是系统不能崩溃，同时系统还须有自我修复能力，这就需要在硬件设计和软件设计方面尽可能的提高系统的安全性、可靠性、抗干扰性，最大限度的减少安全漏洞和安全隐患.但是就目前情况而言，后台系统软件设计在遇到强烈的干扰时，会使正在运行的程序出现错误、产生异常，甚至出现了死循环现象，造成系统瘫痪[4].然而若是使用实时操作系统，在干扰时可能只是引起若干进程的破坏，不会对整个系统造成严重的影响，而且还可以通过运行的系统监控进程对其进行修复.另外在嵌入式实时操作系统环境中，对一个复杂的应用程序进行开发时，可以将整个程序分解成若干个任务模块，每个任务模块在调试和修改时互不干扰，这样就能提高开发效率、缩短开发周期.所以，在宽带路由器嵌入式操作系统完善过程中要注重实施性操作系统的使用.

3.2 注重模块的划分

目前，嵌入式系统在应用上非常广泛，包括了工业控制、交通管理、信息家电等许多方面，由于涉及的领域和应用目的的不同，嵌入式系统在功能上、结构上也存在着很大的不同[5].这就决定了要对嵌入式操作系统进行模块化设计，这样才能在灵活性和适应性上给予嵌入式操作系统以保证.嵌入式操作系统中可以模块化的组成有：内存管理模块、文件系统模块、调度模块、通信模块等.内存管理模块、文件系统模块是独立的模块，而调度模块、通信模块是有数据上的耦合，所以，在进行模块划分时可以将操作系统核心的一些功能独立出来，做成单独的能够方便拆卸的模块，也可以从最简单的框架开始.但这个简单框架中的每个模块都要具有高效性、有适当的耦合度，并提供标注化接口.只有对嵌入式系统进行模块划分，才能使宽带路由器嵌入式操作系统日趋完善.

3.3 注重已有资源的利用

虽然当今社会科技发展比较迅速，但是若想设计一个全新的操作系统也不是短时间能完成的，所以若想快速完善宽带路由器嵌入式操作系统，必须利用现有的资源进行设计，这样才能大大减少系统开发的工作量[6].例如：上述所讲的Linux就是利用Unix进行开发的嵌入式操作系统.Linux起源一个学生的简单要求，在其上大学时唯一买得起的软件是Minix，当时Minix是教学中广泛应用的一种简单的操作系统，该学生对Minix不是很满意，决定编写软件，他以学生时代熟悉的Unix为原型，在一台Intel 386 PC上开始了他的工作.这就是Linux的起源，它充分利用了当时现有的资源——Unix，为操作系统的研发节省了大量的时间，而且值得注意的是Linux并没有延用Unix源码，而是按照公开的POSIX标准进行了重新的编写，这才使得Linux被应用至今，并且在嵌入式操作系统中占据着重要的位置.所以，只有对现有资源进行充分利用，才能为宽带路由器嵌入式操作系统的完善提供可能.

4 结语

在将嵌入式操作系统应用到宽带路由器中时，要对路由器的功能进行充分考虑，还要依据不同情况选择不同类型的嵌入式操作系统，并且要积极采取一定策略对宽带路由器中的嵌入式系统进行完善，从而使宽带路由器中内置的嵌入式操作系统发挥其最大的功效.

[1]张晓华，张玉华.基于路由器的开源嵌入式操作系统学习平台[J].单片机与嵌入式系统应用，2013，（2）：13-16.

[2]宋延昭.嵌入式操作系统介绍及选型原则[J].工业控制计算机，2005，（7）：41-42，24.

[3]高伟华，杨子军.嵌入式操作系统的研究现状及发展趋势[J].黑龙江电力，2002，（5）：383-386.

[4]刘绍南.嵌入式操作系统研究[J].装备指挥技术学院学报，2003，（2）：98-101.

[5]王明伟.宽带路由器嵌入式操作系统的改进[D].杭州：浙江大学，2005.

[6]解超.宽带路由器嵌入式操作系统的设计与实现[D].杭州：浙江大学，2004.

（责任编辑 李健飞）

On Perfecting Embedded Operating System of Current Broadband Router

ZHOU Hui-qin
（Department of Computer，Xinzhou Teachers University，Xinzhou，Shanxi 034000，China）

Broadband router is an embedded product，and it provides the possibility for sharing a home or small office network，with the characteristics of real-time structure，frequent network processing，and simple operation.Embedded operating system is in accordance with all the characteristics of a broadband router，and it is key to implementation of broadband router software.This paper analyzes briefly the functions and several common embedded operating system of broadband router and puts forward some strategies to improve the embedded operating system of broadband router.

broadband router；embedded operating system；perfect

TP316.8

：A

：1673-1972（2014）06-0047-03

2014-07-09

周慧琴(1973-)，女，山西忻州人，讲师，主要从事计算机操作系统研究.