LwIP – Hafif IP Yığını

lwIP genel bakış

Giriş

• lwIP, bağımsız ve küçük bir TCP/IP protokol yığını uygulamasıdır
• RAM kullanımını azaltırken tam ölçekli TCP’yi korumaya odaklanır
• Gömülü sistemlerde kullanım için uygundur; birkaç on kilobayt RAM ve yaklaşık 40 kilobayt kod ROM’u gerektirir
• İlk olarak Adam Dunkels tarafından geliştirildi; bugün ise dünya çapındaki bir geliştirici ağı tarafından sürdürülmektedir

Özellikler

• IP (İnternet Protokolü, IPv4 ve IPv6): birden çok ağ arayüzü arasında paket iletimi dahil
• ICMP (İnternet Kontrol Mesajı Protokolü): ağ bakımı ve hata ayıklama
• IGMP (İnternet Grup Yönetimi Protokolü): multicast trafiği yönetimi
• MLD (Multicast Listener Discovery): IPv6 için, RFC 2710 uyumluluğu hedeflenir
• ND (Komşu Keşfi ve durumsuz adres otomatik yapılandırması): RFC 4861 ve RFC 4862 uyumluluğu hedeflenir
• DHCP, AutoIP/APIPA (Zeroconf) ve (durumsuz) DHCPv6
• UDP (Kullanıcı Datagram Protokolü): deneysel UDP-lite genişletmesi dahil
• TCP (İletim Kontrol Protokolü): tıkanıklık kontrolü, RTT tahmini, hızlı kurtarma/hızlı yeniden iletim ve SACK iletimi
• Ham/native API: performans iyileştirmesi
• İsteğe bağlı Berkeley benzeri soket API’si
• TLS: neredeyse şeffaf TLS için isteğe bağlı katmanlı TCP (altcp) (mbedTLS’ye port edildi)
• PPPoS ve PPPoE (seri/Ethernet üzerinden Point-to-Point Protocol)
• DNS (alan adı çözümleyici, mDNS dahil)
• 6LoWPAN (IEEE 802.15.4, BLE veya ZEP üzerinden)

Uygulamalar

• HTTP sunucusu: SSI ve CGI dahil (altcp üzerinden HTTPS)
• SNMPv2c ajanı: MIB derleyicisi dahil, v3 desteği altcp üzerinden sağlanır
• SNTP (Basit Ağ Zaman Protokolü)
• NetBIOS ad hizmeti yanıtlayıcısı
• MDNS (Multicast DNS) yanıtlayıcısı
• iPerf sunucu uygulaması
• MQTT istemcisi: TLS desteği altcp üzerinden mümkündür

Lisans

• lwIP, BSD lisansı altında ücretsiz olarak sunulur

Geliştirme

• lwIP, gömülü cihazlar için mükemmel bir TCP/IP yığınına dönüşmüştür
• Geliştiriciler hata düzeltmeleri, iyileştirmeler ve ek özellikler göndererek yığının kullanışlılığını daha da artırır
• Geliştirme Savannah üzerinde barındırılır; Git ve mailing list aracılığıyla herkes lwIP’nin geliştirilmesine katkıda bulunabilir
• lwIP TCP/IP yığını lwip Git modülünde sürdürülür, katkılar ise contrib Git modülünde yer alır
• Git sunucusuna erişimle ilgili ayrıntılar için doc/savannah.txt dosyasına bakın
• Güncel Git ağacı web üzerinden incelenebilir: lwip, lwip-contrib
• Yama ve hata bildirimi gönderimi: lwIP proje sayfası
• Sürekli entegrasyon build’leri: Travis CI

Dokümantasyon

• Kaynak kodun kendi dokümantasyonu düzenli olarak çıkarılır ve web sayfasında sunulur: lwIP dokümantasyonu
• lwIP hakkındaki wiki sürekli büyümektedir: lwIP wiki
• Mailing list aboneliği: mailing list
• Aranabilir arşivler: lwip-users, lwip-devel

GN⁺ özeti

• lwIP, gömülü sistemlerde verimli bir TCP/IP yığını sunarak bellek kullanımını en aza indirir
• Çeşitli ağ protokollerini ve uygulamaları destekleyerek esneklik ve genişletilebilirlik sağlar
• Geliştirici topluluğunun aktif katılımıyla sürekli olarak iyileştirilmektedir
• Benzer işlevlere sahip projeler arasında FreeRTOS+TCP ve uIP bulunur

[GN⁺]

Hacker News görüşleri

• Birkaç yıl önce bir projede LwIP kullanarak sistem testlerini etkili şekilde gerçekleştirdim

  • Birden fazla mikrodenetleyicinin dahili LAN üzerinden iletişim kurduğu bir projeydi
  • MicroCOS adlı gömülü çekirdek ile LwIP IP stack kullanıldı
  • Çapraz platform build araçları kurularak native çalıştırma veya x64 kodu olarak derleme yapılıp geliştirici makinesinde çalıştırılabildi
  • LwIP'nin en alt link katmanı kısmı mock olarak uygulanıp standart TCP/IP kullanıldı
  • Küçük bir TCP sunucusu yazılarak mikrodenetleyici uygulamasının geliştirici makinesinde gerçek sistemdeki gibi iletişim kurması sağlandı
  • Bu kurulum çok iyi çalıştı ve proje geliştirme süresince yıllarca kullanıldı

• IP stack ifadesi bunun değerini olduğundan az gösteriyor

  • HTTP istemcisi, HTTP sunucusu veya MQTT istemcisi olarak kullanılabiliyor
  • Gömülü ağ dünyasının busybox'ı gibi, ama lisansı çok daha elverişli

• LwIP gibi seçenek arayanlara NetXDuo ve ona karşılık gelen ThreadX, FileX, LevelX, UsbX'e bakmalarını öneririm

  • Ticari RTOS ağ stack'lerinden biri olarak 20 yıldır kullanılıyor
  • Sahipliği birkaç kez değişti; şu anda Eclipse Foundation tarafından destekleniyor ve MIT lisansına sahip
  • LwIP yerine NetXDuo kullanmanızı tavsiye ederim
  • NetXDuo bağlantısı

• Adam Dunkels, Protothreads'in büyük bölümünü yazdı

  • Protothreads bağlantısı

• nongnu.org'un ne olduğunu ve gnu.org ile nasıl ilişkili olduğunu merak ediyorum

  • savannah.gnu.org, Free Software Foundation tarafından desteklenen "resmi" GNU yazılımları için bir barındırma sitesidir
  • savannah.nongnu.org ise FSF tarafından desteklenmeyen "topluluk" projeleri için barındırma sitesidir
  • ilgili bağlantı

• Kaynakları kısıtlı cihazlarda en yaygın kullanılan TCP/IP stack bu olabilir

  • Uzun süre buna karşı rekabetçi bir alternatif olmadı
  • FreeRTOS-Plus-TCP bağlantısı umut verici görünüyor

• LWIP'yi sevmemin nedeni, Ethernet MAC DMA tarafından ayrılan aynı bellek bloklarının paketin ömrü boyunca kullanılabilmesine izin vermesi

  • Bellek "pool"unu optimize ederek memcpy sayısını azaltabiliyorsunuz

• Kendi hafif TCP/IP stack'ini uygulamak isteyenler için Jeremy Bentham'ın <i>TCP/IP Lean</i> kitabı harika bir kaynak

• Makaleden alıntı:

  • "Bu sayede lwIP, onlarca kilobayt boş RAM ve yaklaşık 40 kilobayt kod ROM'u olan gömülü sistemlerde kullanım için uygun hale geliyor"

• Pico W bunu kullanıyor

  • Pico W örnek bağlantısı