【STM32F429】第5章ThreadXNetXDUO網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧介紹

1、【STM32F429章第章 NetXDUO本章節(jié)介紹 ThreadX NetXDUO絡(luò)協(xié)議棧，讓家對(duì)NetXDUO有個(gè)整體的了解。5.1初學(xué)者重要提5.2 Express Logic公司介紹5.3 ThreadX NetXDUO簡(jiǎn)介5.4 ThreadX NetXDUO安全認(rèn)證5.5 ThreadX NetXDUO持的RFC5.6 ThreadX NetXDUO的IxANVL測(cè)試5.7 ThreadX NetXDUO的IPv6就緒微標(biāo)認(rèn)證5.8 ThreadX NetXDUO各各業(yè)應(yīng)案例5.9總結(jié)5.1 初學(xué)者重要提ThreadX是型RTOS的巔峰之作，通過(guò)了各各業(yè)的安全認(rèn)證，并且部分都是最安

2、全標(biāo)準(zhǔn)。作為中間件的NetXDUO協(xié)議棧也通過(guò)了各種安全認(rèn)證。5.2 Express Logic公司介紹ThreadX的作者是William lamie（同樣是Nucleus RTOS的原始作者，于1990年發(fā)布）。1996的時(shí)候成了Express Logic，并于1997發(fā)布版ThreadX RTOS。ThreadX4發(fā)布于2001年，ThreadX5發(fā)布于2005年，ThreadX6發(fā)布于2020年。FileX ThreadX的嵌式件系統(tǒng)于1999年發(fā)布版。NetX ThreadX的嵌式TCP / 絡(luò)協(xié)議棧于2002年發(fā)布版。USBX ThreadX的嵌式USB協(xié)議棧于2004年發(fā)布版。2

3、009年推出了適于SMP多核環(huán)境的ThreadX。2011年發(fā)布持動(dòng)態(tài)應(yīng)加載的ThreadX Modules。GUIX 的嵌式UI于2014年發(fā)布版。在2019年418以未公開(kāi)的價(jià)格購(gòu)買(mǎi)了Express Logic。5.2.1 ThreadX內(nèi)核ThreadX乎是型RTOS的巔峰之作，不管你之前的那個(gè)OS，如果有精建議還是學(xué)習(xí)下。62億電設(shè)備采，是其它RTOS法逾越的。ThreadX的產(chǎn)品涵蓋了各種領(lǐng)域，包括NASA的多個(gè)太空探測(cè)項(xiàng)，飛機(jī)動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)，星偵察軌道器等。ThreadX及其所有中間件的安全認(rèn)證等級(jí)，今沒(méi)有款型RTOS可以與其匹敵。這么多安全認(rèn)證，公司要量財(cái)，和物才可以完成，早前Mi

4、crium的篇章還談過(guò)這個(gè)問(wèn)題，投了太多資和了，還與風(fēng)河的VxWorks做了簡(jiǎn)單對(duì)。（1）醫(yī)療 - FDA510（k），IEC-62304 Class C，IEC-60601，ISO-14971（2）業(yè) - UL-1998，IEC-61508 SIL 4（3）運(yùn)輸鐵路 - EN50128 SIL ，BS50128, 49CFR236，IEC-61508（4）航空航天設(shè)備- DO-178B，ED-12B，DO-278（5）汽車(chē) - IEC-61508 ASIL D（6）核應(yīng) - IEC-61508（7）家電 - UL/IEC 60730/60335規(guī)格如下:5.2.2 USBX協(xié)議棧USB協(xié)議棧

5、也不錯(cuò)，常的功能也齊全規(guī)格如下：5.2.3 GUIX圖形界GUIX于圖形界設(shè)計(jì)，功能強(qiáng)勁，特別是配套的圖形界開(kāi)發(fā)軟件GUIX Studio，可以添加設(shè)置各種主題，各種界效果，各種字體展，各種圖格式設(shè)置，真的是條龍，常便。且GUIX有各種安全認(rèn)證。GUIX通過(guò)了醫(yī)療認(rèn)證IEC-62304 Class C，汽車(chē)認(rèn)證IEC-61508 ASIL D，業(yè)認(rèn)證IEC-61508 SIL 和運(yùn)輸鐵路認(rèn)證EN50128，表明GUIX可于安全關(guān)鍵型系統(tǒng)。規(guī)格如下:5.2.4 FileX件系統(tǒng)ThreadX的件系統(tǒng)常強(qiáng)勁，通過(guò)了各各業(yè)的等級(jí)安全認(rèn)證。其它件系統(tǒng)別說(shuō)安全認(rèn)證了，安全措施都不多，甚沒(méi)有。規(guī)格如下：再

6、看API，個(gè)件系統(tǒng)竟然提供了230多個(gè)，僅異常處理的API就有20個(gè)（個(gè)件個(gè)API）5.2.5 LevelX擦寫(xiě)均衡保護(hù)層LevelX為NAND和NOR型Flash提供擦寫(xiě)均衡持，并且對(duì)于NAND型，還持ECC校驗(yàn)和壞塊管理。由于NAND和NOR型Flash擦除次數(shù)是有限的，因此均勻分配閃存使關(guān)重要。這通常稱(chēng)為擦寫(xiě)均衡，LevelX為此。LevelX向戶提供個(gè)邏輯扇區(qū)陣列，這些邏輯扇區(qū)映射到LevelX內(nèi)部的物理閃存。應(yīng)程序可以將LevelX與FileX結(jié)合使，也可以直接讀取寫(xiě)邏輯扇區(qū)。LevelX專(zhuān)為容錯(cuò)設(shè)計(jì)。Flash更新是分多個(gè)步驟進(jìn)的，每個(gè)步驟都可以中斷。在下次操作期間，LevelX動(dòng)

7、恢復(fù)到最佳狀態(tài)。5.3 ThreadX NetXDUO簡(jiǎn)介Azure RTOS NetX Duo是Microsoft的級(jí)業(yè)級(jí)IPv4/IPv6絡(luò)協(xié)議棧，專(zhuān)門(mén)針對(duì)深度嵌式，實(shí)時(shí)和IoT應(yīng)程序設(shè)計(jì)。NetX Duo為嵌式應(yīng)程序提供了諸如IPv4，IPv6，TCP和UDP等核絡(luò)協(xié)議，以及整套完整的其他級(jí)附加協(xié)議。Azure RTOS NetX Duo通過(guò)其他附加安全產(chǎn)品提供安全性，包括Azure RTOS NetX Secure IPsec和Azure RTOS NetX安全SSL / TLS / DTLS。所有這些，再加上，執(zhí)速度快和易于使，使Azure RTOS NetX Duo成為要求最苛刻的

8、嵌式IoT應(yīng)程序的理想選擇。5.3.1 內(nèi)存需求對(duì)于基本的IP和UDP持，Azure RTOS NetX Duo的占空間常，只有9 KB到15 KB。TCP功能需要額外的10 KB到13 KB的指令區(qū)存儲(chǔ)器。Azure RTOS NetX Duo RAM的使范圍通常為2.6 KB3.6 KB加上由應(yīng)程序定義的數(shù)據(jù)包池內(nèi)存。與Azure RTOS ThreadX樣，Azure RTOS NetX Duo的會(huì)根據(jù)應(yīng)程序使的服務(wù)動(dòng)縮放。這實(shí)際上消除了對(duì)復(fù)雜配置和構(gòu)建參數(shù)的需求，使開(kāi)發(fā)員更輕松。5.3.2 功能介紹NetXDUO基本功能介紹如下：MQTTMessaging Queue Telemetr

9、y Transport (MQTT)。最2.7 KB閃存。直觀的MQTT ：nx_mqtt_ *。AutoIP動(dòng)IPv4地址分配。最1.2 KB，300字節(jié)RAM。直觀的AutoIP API：nx_autoip_ *。HTTP 1.0超本傳輸協(xié)議（HTTP）。最2.8 KB4.8 KB閃存/ 0.4 1.0 KB RAM?？蛻舳撕头?wù)器持。直觀的API：nx_http_ *。HTTP / HTTPS 1.1超本傳輸協(xié)議（HTTP）。最3.0 KB9.5 KB閃存/ 0.5 2 KB RAM?？蛻舳撕头?wù)器持。多個(gè)傳客戶端會(huì)話。純本和加密的HTTPS。持久連接持。分段件上傳。與Azure RTO

10、S NetX Secure TLS完全集成。直觀的API：nx_web_http *。SMTP協(xié)議Simple Mall Transfer Protocol (SMTP)。最的4.1 KB和0.6 KB RAM占空間?？蛻舳顺?。直觀的SMTP API：nx_smtp_ *。DHCPDynamic HostConfiguration Protocol (DHCP)。最3.6 KB4.6 KB閃存，2.7 KB RAM占空間。客戶端和服務(wù)器持。IPv4和IPv6持。直觀的DHCP API：nx_dhcp_ *。NATNetwork Address Translation (NAT)。最的3.5K6

11、和0.6KB RAM占空間。地址持。直觀的NAT API：nx_nat_ *。NAT僅適于Azure RTOS NetX Duo 。SNMP協(xié)議Simple Network ManagementProtocol 。最的10.9 KB和2.6 KB RAM占空間。對(duì)VI，V2和V3的代理持。直觀的SNMP API：nx_snmp_ *。DNS，mDNS，DNS-SDDomain Name System (DNS)。Multicast Domain Name System 。DNS-based service discovery (DNS-SD)。DNS最2.4 KB3 KB閃存，1 KB RAM

12、占空間?？蛻舳顺?。直觀的API：nx_dns_ *。mDNS和DNS-SD僅可于Azure RTOS NetX Duo。POP3Post Office Protocol Version 3 (POP3)。最的8.1 KB和1.4 KB RAM占空間?？蛻舳顺?。直觀的POP3 API：nx_pop3_ *Telnet最的0.5 KB和0.3 KB RAM占空間?？蛻舳撕头?wù)器持。直觀的Telnet API：nx_telnet_ 。FTP，TFTPFile Transfer Protocol 。Trivial File Transfer Protocol (TFTP)。FTP最1.8 KB7.2

13、KB閃存，0.6 KB2.1 KB的RAM占空間。TFTP最1.7 KB2.4 KB閃存，0.3 KB1.8 KB RAM占空間。客戶端和服務(wù)器持。直觀的FTP和TFTP API：nx_ftp_ 或nx_tftp_ *。PPP，PPPoEPoint-to- Point Protocol 。Point-to-Point Protocol over Ethernet(PPPoE)）。最7.1 KB和3.8 KB RAM占空間。直觀的PPP API：nx_ppp_ *。PPPoE僅適于Azure RTOS NetX Duo。SNTPSimple Network Time Protocol (SNTP

14、)。最4 KB和0.5 KB RAM。客戶端持。直觀的SNTP API：nx_sntp_ *。Azure RTOS NetX Duo API直觀致的API。名詞動(dòng)詞命名約定?？焖倭憧截怉PI實(shí)現(xiàn)。所有API均具有nx_ 前綴，可輕松將其標(biāo)識(shí)為Azure RTOS NetX。阻塞API具有可選的線程超時(shí)配置功能?？蛇x的BSD層，于移植舊版Socket代碼。IGMPInternet Group ManagementProtocol (IGMP)最2.5 KB閃存。IPv4組播組持。IXIA IxANVL驗(yàn)證?？蛇x的統(tǒng)計(jì)信息。通過(guò)Azure RTOS ThreadX進(jìn)系統(tǒng)級(jí)跟蹤。直觀的IGMP ：n

15、x_igmp_ *。Azure RTOS NetX Secure DTLSDatagram Transport Layer Security (DTLS) 1.0 and 1.2。最11 KB閃存?？焖俚能浖SA 2048位密鑰，在120MHz下約為1秒。簡(jiǎn)化的X.509實(shí)現(xiàn)。與Azure RTOS NetX Duo UDP Socket完全集成硬件加密持。軟件加密持：RSA（所有密鑰），AES，DES / 3DES，ECC，HMAC，MD5，SHA-1，SHA-2（SHA-224，SHA-256，SHA-384，SHA-512）。帶有ECDSA（簽名）和ECDH（加密）的Elliptic

16、Curve Cryptography (ECC) ，包括 P-curves 192/224/256/384/521。加密密鑰持（取決于硬件）。Azure RTOS NetX Secure TLSTransport Layer Security (TLS) 1.0, 1.1, and 1.2。最8.8 KB閃存。快速的軟件RSA 2048位密鑰，在120MHz下約為1秒。簡(jiǎn)化的X.509實(shí)現(xiàn)。與Azure RTOS NetX Duo TCP Socket完全集成。硬件加密持。軟件加密持：RSA（所有密鑰），AES，DES / 3DES，ECC，HMAC，MD5，SHA-1，SHA-2（SHA-2

17、24，SHA-256，SHA-384，SHA-512）。帶有ECDSA（簽名）和ECDH（加密）的Elliptic Curve Cryptography (ECC) ，包括 P-curves 192/224/256/384/521。加密密鑰持（取決于硬件）。ICMPInternet Control Message Protocol (ICMP)。最2.5 KB閃存。和IPv6持。IXIA IxANVL驗(yàn)證。ping請(qǐng)求和ping響應(yīng)。對(duì)ping請(qǐng)求的可選線程掛起。所有掛起的可選超時(shí)配置。可選的ICMP統(tǒng)計(jì)信息。通過(guò)Azure RTOS TraceX進(jìn)系統(tǒng)級(jí)跟蹤。直觀的ICMP API：nx_i

18、cmp_ 。UDP協(xié)議User Datagram Protocol 。最2.5 KB閃存，每個(gè)Socket需要124字節(jié)的RAM?？焖伲咏€速的UDP數(shù)據(jù)包處理：100 Mbps以太上的RX 95 Mbps，MCU 100MHz，MCU利率為14100 Mbps以太上的TX 94 Mbps，MCU 100MHz，MCU利率為10UDP Fast Path技術(shù)。UDP數(shù)量限制。IXIA IxANVL驗(yàn)證?？蛇x的接收服務(wù)掛起。所有掛起的可選超時(shí)配置?？蛇x的UDP統(tǒng)計(jì)信息。通過(guò)Azure RTOS TraceX進(jìn)系統(tǒng)級(jí)跟蹤。直觀的UDP API：nx_udp_ *。TCP協(xié)議Transmissio

19、n Control Protocol (TCP)。最的10.5K8到12.5 KB閃存，每個(gè)Socket需要280字節(jié)RAM?？焖?，接近線速的TCP數(shù)據(jù)包處理：100 Mbps以太上的RX 93 Mbps，MCU 100MHz，MCU利率為20。100 Mbps以太上的TX 94 Mbps，MCU 100MHz，MCU利率為27。可靠的連接。TCP套接字?jǐn)?shù)量限制。IXIA IxANVL驗(yàn)證。Socket接收發(fā)送上的可選掛起。所有掛起的可選超時(shí)配置?？蛇x的TCP統(tǒng)計(jì)信息。通過(guò)Azure RTOS TraceX進(jìn)系統(tǒng)級(jí)跟蹤。直觀的TCP API：nx_tcp_ *。ARP / RARPAddres

20、s Resolution Protocol (ARP)。Reverse Address Resolution Protocol (RARP)。最1.7 KB閃存，RAM。動(dòng)態(tài)解析32特的IPv4和48特的MAC地址。IXIA IxANVL驗(yàn)證。靈活的，戶定義的ARP緩存。免費(fèi)ARP持。由應(yīng)程序確定的可選ARP / RARP統(tǒng)計(jì)信息。通過(guò)Azure RTOS TraceX進(jìn)系統(tǒng)級(jí)跟蹤。直觀的ARP / RARP API：nx_arp_ ，nx_rarp_ 。和IPv6Internet Protocol (IP)。最3.5 KB8.5 KB閃存，2 KB3 KB RAM占空間。Piconet架構(gòu)。

21、快速，接近線速性能。多接持。多宿主持。靜態(tài)路由持。分段重組持。和IPv6地址持。IXIA IxANVL驗(yàn)證。第階段IPv6就緒徽標(biāo)認(rèn)證?？蛇xIP統(tǒng)計(jì)信息。定義明確，直觀的物理層驅(qū)動(dòng)程序接。通過(guò)Azure RTOS TraceX進(jìn)系統(tǒng)級(jí)跟蹤。直觀的IP層API：nx_ip_ *，nxd_ip_ *，nxd_ipv6_ *。已通過(guò)TUV和UL預(yù)先認(rèn)證，符合IEC 61508 SIL ，IEC 62304 C類(lèi)，ISO 26262 ASIL 和EN 50128 SW-SIL4。Azure RTOS NetX Secure IPSECInternet Protocol Security (IPSEC)

22、。層。硬件加密持。軟件加密持，包括：DES，3DESAESHMAC-MD5HMAC SHA1密鑰交換（IKE）版本2持直觀的IPsec API：nx_ipsec_ *。僅適于Azure RTOS NetX Duo。5.3.3 API命名規(guī)則NetXDUO的函數(shù)命名規(guī)則是：Noun-verb naming convention （名詞動(dòng)詞命名約定）。根據(jù)這個(gè)命名規(guī)格，我們實(shí)際看下個(gè)API，如：nx_tcp_enable ，前綴nx，名詞tcp_，動(dòng)詞enable。再看下API截圖（部分函數(shù)截圖）：基本也都符合這個(gè)命名規(guī)則。5.3.4 快速執(zhí)Azure RTOS NetX Duo提供了Zero-C

23、opy數(shù)據(jù)包發(fā)送接收實(shí)現(xiàn)，該實(shí)現(xiàn)與Azure RTOS ThreadX度集成，以實(shí)現(xiàn)最快的性能。例如，Azure RTOS NetX Duo通?？梢栽?0 MHz（或以下）處理器上實(shí)現(xiàn)接近線速的數(shù)據(jù)傳輸，只使部分處理器周期。5.3.5 安全可靠Azure RTOS NetX Duo是安全的。通過(guò)包括IPsec，SSL，TLS和DTLS在內(nèi)的附加安全產(chǎn)品來(lái)提供此安全性。此外，該應(yīng)程序可以完全控制對(duì)Azure RTOS NetX Duo的所有外部訪問(wèn)，從使確定安全風(fēng)險(xiǎn)變得更加容易。Microsoft Azure 為OEM提供了使底層MCU / MPU硬件保護(hù)機(jī)制來(lái)保護(hù)通信以及創(chuàng)建代碼和數(shù)據(jù)隔離的組

24、件。設(shè)備制造商最終有責(zé)任確保設(shè)備完全滿與其特定例相關(guān)的安全性要求。5.3.6 簡(jiǎn)單易Azure RTOS NetX Duo API直觀，直接且功能強(qiáng)。API名稱(chēng)是真實(shí)的單詞構(gòu)成的，不是其他絡(luò)產(chǎn)品中常見(jiàn)的“alphabet soup”或度縮寫(xiě)的名稱(chēng)。所有Azure RTOS NetX Duo API都有個(gè)前導(dǎo)nx_并遵循名詞動(dòng)詞命名約定。此外，整個(gè)API都具有功能致性。例如，所有掛起的API函數(shù)都有個(gè)可選的超時(shí)，以相同的式運(yùn)。對(duì)于舊版應(yīng)程序，Azure RTOS NetX Duo提供了額外的BSD套接字兼容層。該層可幫助開(kāi)發(fā)員輕松遷移型絡(luò)應(yīng)程序。5.3.7 快速推向市場(chǎng)Azure RTOS Ne

25、tX Duo易于安裝，學(xué)習(xí)，使，調(diào)試，驗(yàn)證，認(rèn)證和維護(hù)。因此，NetX Duo是嵌式IoT設(shè)備（包括Broadcom，Gainspan等公司的許多SoC）中最受歡迎的TCP / 堆棧之。我們始終如的上市時(shí)間優(yōu)勢(shì)建在：有質(zhì)量保證的檔請(qǐng)查閱的Azure RTOS NetX Duo戶指南。完整的源代碼可性。易于使的API。全和級(jí)的功能集合。5.3.8 質(zhì)量源代碼從開(kāi)始，ThreadX就被設(shè)計(jì)為業(yè)級(jí)RTOS，并附帶完整的C源代碼。ThreadX源代碼在質(zhì)量和易于理解樹(shù)了標(biāo)桿。此外，個(gè)函數(shù)個(gè)源件的式，便戶查閱瀏覽。ThreadX遵守嚴(yán)格的編碼規(guī)范，包括要求每C代碼都必須有有意義的注釋。此外，Thread

26、X源碼已通過(guò)最標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證。5.3.9 全的物聯(lián)解決案對(duì)于基本的IP和UDP持，Azure RTOS NetX Duo的占空間常，只有9 KB到15 KB。NetX Duo擁有于深度嵌式IoT應(yīng)程序的最全的TCP / 絡(luò)之。此持包括以下附加協(xié)議產(chǎn)品：MQTT，CoAP，LWM2M，6LoWPAN，SSL / TLS / DTLS，IPsec，AutoIP，DHCP，DNS，mDNS，DNS-SD，F(xiàn)TP，HTTP，IPsec，NAT，POP3，PPP，PPPoE，SMTP，SNMP v1 / 2/3，Telnet，TFTP。5.3.10持的硬件平臺(tái)NetXDUO在開(kāi)箱即，可以在各種主流的32/6

27、4位處理器上運(yùn)。經(jīng)過(guò)全測(cè)試和完全持的平臺(tái)如下：5.4 ThreadX NetXDUO安全認(rèn)證5.4.1 通過(guò)TUV和UL預(yù)先認(rèn)證，符合許多安全標(biāo)準(zhǔn)Azure RTOS NetX Duo已通過(guò)SGS-TUV Saar認(rèn)證，可于安全關(guān)鍵系統(tǒng)，符合IEC-61508 SIL ，IEC-62304 SW安全等級(jí)C，ISO 26262ASIL D和EN 50128的要求。該認(rèn)證確認(rèn)了Azure RTOS NetX Duo可于安全相關(guān)軟件的開(kāi)發(fā)，以達(dá)到IEC-61508，IEC-62304，ISO26262和EN 50128的最安全等級(jí)，以于電，電和可編程電安全相關(guān)系統(tǒng)。SGS-TUV薩爾公司由德國(guó)SGS

28、-Group和TUV薩爾州的合資企業(yè)組成，現(xiàn)已成為領(lǐng)先的認(rèn)證獨(dú)公司，致于測(cè)試，審核，驗(yàn)證和認(rèn)證全球安全相關(guān)系統(tǒng)的嵌式軟件。業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)IEC61508及其衍的所有標(biāo)準(zhǔn)，包括IEC-62304：同時(shí)，Azure RTOS NetX Duo已被UL認(rèn)可，符合UL 60730-1附件H，CSA E60730-1附件H，IEC 60730-1附件H，UL 60335-1附件R，IEC60335-1附件R和UL 1998可編程組件中的安全標(biāo)準(zhǔn)。UL是家全球性，獨(dú)的安全科學(xué)公司，擁有超過(guò)個(gè)世紀(jì)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)來(lái)創(chuàng)新安全解決案，涵蓋從公共使電到可持續(xù)性，可再能源和納技術(shù)的突破。與TUV和UL認(rèn)證相關(guān)的件（證書(shū)，安全

29、冊(cè)，測(cè)試報(bào)告等）可供出售。5.4.2 通過(guò)EAL4 + Common Criteria安全認(rèn)證Azure RTOS已獲得EAL4 + Common Criteria安全認(rèn)證。評(píng)估標(biāo)涵蓋Azure RTOS ThreadX，Azure RTOS NetX Duo，Azure RTOS NetXSecure TLS和Azure RTOS NetX MQTT。這代表了深度嵌式傳感器，設(shè)備，邊緣路由器和關(guān)所需的最典型的物聯(lián)協(xié)議。于Microsoft Azure RTOS 安全認(rèn)證的IT安全評(píng)估具是Brightsight BV，證書(shū)頒發(fā)機(jī)構(gòu)是SERTIT。5.4.3 通過(guò)FIPS 140-2認(rèn)證Azure RTOS NetX加密庫(kù)已通過(guò)聯(lián)邦信息處理標(biāo)準(zhǔn)化140