FreeRTOS-Plus-TCP 多接口

简介：多接口、多端点

我们将在 FreeRTOS -Plus-TCP 中引入两个新概念：接口和端点.

一个接口对应于一个网络接口卡 (NIC)，并具有以下属性： 它有一组函数地址用以执行实际工作，即初始化 NIC、发送数据包、 获取链接状态，而且和往常一样，每个接口会启动自己的任务 以读取数据包并将其转发给 IP 任务。 消息缓冲区将 包含指向接口和接收端点的指针。
端点的概念使其有可能获得多个 IP 地址。各 端点具有以下属性：

• IP 地址（IPv4 或 IPv6）
• 默认 IP 地址
• 前缀 (IPv6) 或网络掩码 (IPv4)
• 网关地址
• DNS 地址

单接口

到目前为止，每个 FreeRTOS-Plus-TCP 项目都有一个物理接口，即局域网 (LAN) 或 Wi-Fi。 此接口的驱动链接到代码，且提供了发送和 接收数据包的可能性。应用程序只能与单个网络接口链接， 这是一个静态（编译时）选择。
该库需要一个能交换原始 IEEE 802.3 数据包的网络接口。以下为 单接口应用程序的示例：

应用程序可以与同一局域网上的其他节点通信。可通过使用 ARP 查找物理地址 (MAC-)。绑定可以存储在缓存中。

当应用程序想要连接到互联网时，必须首先找到远程 IP 地址。一个 DNS 客户端会负责此项工作。知道 IP 地址后，应用程序还必须知道网关 地址。这通常是网络路由器。如果没有定义网关，数据包将被丢弃。

单个驱动器中的路由逻辑非常简单。如果对方的 IP 地址在 网络掩码内，数据包将直接发送。例如，可直接到达上面的笔记本电脑（192.168.2.5） 。

多接口

越来越多的应用程序想要使用多个网络接口。有了多个接口， 就有可能实现。 以下是具有 2 个网络接口的配置：

现在，FreeRTOS 应用程序已连接到局域网（接口 0）和 Wi-Fi 站（接口 1）。它使用 的地址是 192.168.2.100（接口 0，端点 0）、fe80::7009（接口 0，端点 1）、2406:7400:56:4914::100（接口 0， 端点 2）和 10.2.0.45（接口 1，端点 3）。这些地址可以静态配置， 也可以通过 DHCP 或 IPv6 的路由器通告（"RA"）自动配置。与局域网网络接口相关联的多个终端点 允许我们拥有多个 IPv6 地址（链接本地和全局），这对于 IPv6 的正常工作而言是必需的。

IP 路由现在变得有些复杂。假设应用程序想要发送 UDP 数据包 到 IoT 设备。库会尝试查找匹配的网络地址：

端点	IP 地址	网络	掩码	接口	网关
0	192.168.2.100	192.168.2.0	255.255.255.0	局域网	192.168.2.1
1	fe80::7009	fe80::	64	LAN (0)
2	2406:7400:56:4914::100	2406:7400:56:4914::	10	LAN (0)	fe80::522b:73ff:feb4:a60
3	10.2.0.45	10.2.0.0	255.0.0.0	Wi-Fi LTS (1)

解决方案很简单：10.2.0.12 与网络地址 10.2.0.0 匹配，即 Wi-Fi 网络。 不需要网关。

现在，它想从 Google.com 加载网页。DNS 会返回 64.233.167.113 地址。该地址 与局域网或 Wi-Fi 网络地址不匹配。 库会再次遍历接口列表，查找网关。将使用找到的 第一个网关。

两个网络，同一网络地址

FreeRTOS 论坛上有些用户问到两个网络是否可能具有相同的网络地址。 从算法可知， 应使用第一个具有匹配的网络地址的接口。对于一个传入的 TCP 连接也是如此： 第一个 SYN 数据包会设置 MAC 地址和使用的接口。对于 UDP 数据包： 会通过接收数据包的接口对传入的数据包进行回复。

将现有应用程序移植到 FreeRTOS-Plus-TCP /multi：

定义 ipconfigIPv4_BACKWARD_COMPATIBLE （在 FreeRTOSIPConfig.h 文件中定义）后，即可轻松移植任何现有应用程序。在这种情况下，只需将一个接口链接到项目， 且应禁用 IPv6。

若不使用兼容模式，各端点必须由应用程序初始化： 设置默认值，并指示是否需要 DHCP 或路由器通告。

在早期/单一版本中，据说设备（整体）是向上或向下的。在新的版本中， 端点可以变为向上或向下。因此，早期的函数如 FreeRTOS_GetAddressConfiguration() 不能直接使用。需添加一个新参数：端点。

至精至简：在添加这些新功能时，我们尝试精简代码和 RAM 的使用。没有复杂的索引表或复杂的路由规则。 例如，假设只有一个网关和一个 DNS 地址。如果有不止 一个网关或 DNS 地址，将选择第一个。

TCP 的实际逻辑尚未更改。开窗机制、重传和超时， 一切都保持不变。

演示

如何为多个接口设置和运行演示页面提供了设置多接口的说明

多接口函数

“IPv6 和多接口函数”页面提供了同时使用 IPv6 和多接口所需的新函数的信息。