LWIP协议与TCP/IP

1. 学习一个东西，先了解这个东西是干什么用的，哪些场景会用到它，与自己已经掌握的其他知识的联系

        a. 例如：LWIP这个东西是干什么用的：他就是一个裁剪后保持大部分TCP/IP功能的协议。用少量的资源消耗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。

        b.例如：哪些场景会用到LWIP这个协议：基本上如果你想实现TCP/IP这个协议，就可以用到这个。比如TCP，UDP协议，比如工业总线上的Modbus，比如想要实现网关路由的功能，只要是用到以太网的，都可以实现功能，还有一些物联网像MQTT等。

        c.例如：他与linux上直接编写TCP/IP协议的区别：Linux系统中有完整的TCP/IP协议的实现。但是可执行代码往往有数兆之大。需要高效的处理器熟读和大量的外存、内存开销。所以如果芯片是基于Linux kernel的话，就没必要在重复造轮子。LWIP最大优势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，且代码量小。是目前在嵌入式网络领域被讨论和使用很广泛的一个协议栈。开源特性和快速的版本更新效率。新版本还支持DNS、SNMP、DHCP、IGMP等高级应用功能。在资源有限的情况下实现TCP协议的主要功能。有自己的数据包和内存管理机制。所以LWIP需要根据自己的需求，一直相关的代码。

2. 对要学的东西梳理出一个大概的框架（这个框架是（理论框架 + 应用框架[code逻辑]））

2.1. LWIP的理论架构

a. LWIP的网络分层模型：就是TCP/IP的网络分层模型

b. LwIP 符合 TCP/IP 模型架构，规定了数据的格式、传输、路由和接收，以实现端到端的通信。（netif 用来描述一个网卡）

2.2 LWIP的应用code架构：（下载一个相对完整的代码，去看一下这个功能的实现逻辑）

a. LWIP的软件架构：

参考：

LITIECX/lwip_linux: lwip协议栈的linux移植学习 (github.com)

LwIP协议栈粗解

b. LWIP中三种API所在的架构层次：

3. 在框架体系中，找到一条尽快熟悉架构的线，可以以一个想要实现的功能为攻破对象。因为框架内的内容大部分都是重复使用的，所以只要捋清楚一条线，其他的也就迎刃而解。

a. 例如：我想做一个基于LWIP协议中TCP功能的实现；

4. 在确定自己要实现的功能后，先去理解这个功能的原理

a. 例如：TCP的原理是如何实现的。

参考：【lwip】12-一文解决TCP原理

5. 基于我找到的那条线，梳理出这个东西如果按照步骤是怎样运作的。（以结果为导向，分析问题的时候就要想这个原理和步骤之间有什么关系）

a. 例如：实现TCP的设计方案；下面只是一个很粗糙的流程图，还需要具体的深入研究，基于LWIP的TCP是如何实现的。

6. 基于这条线的框架，将其拆解成各个模块，之后再根据各个模块补充细节

a. 例如：如上图的设计方案可以看出，首先TCP我需要分为客户端与服务端。

TCP传输需要涉及到Socket编程

b. 基于理论的实现流程，协议层报文间的封装与拆封流程图：

c. 基于应用code的实现流程，LWIP协议中TCP的数据收发实现的流程图：

TCP服务端

TCP客户端

7. 通过给自己提问，带着问题一层一层的挖每个模块更细节的内容

a. 例如：LWIP 是软件那么而怎样让硬件和软件无缝连接起来呢？网卡又多种多样，怎样才能让 LWIP 使用同样的软件兼容不同的硬件平台？

参考：LWIP中netif结构体的介绍

  https://www.cnblogs.com/lizhuming/p/15487094.html

  https://www.cnblogs.com/lizhuming/p/15487160.html

LWIP 中使用了一个 netif 结构体来描述网卡但是网卡是直接和硬件平台打交道的：

• 用户提供最底层接口函数。
• LWIP 提供统一的 API。
• 举例：
  • 收：如网卡的初始化和网卡的收发数据，当 LWIP 底层得到数据之后，才会传入到内核中去处理。
  • 发：LWIP 内核需要发送数据包的时候，也需要调用网卡的发送函数。
• LWIP 中的 etherneif.c 文件的函数通常为硬件打交道的底层函数，当有数据需要通过网卡接收或者发送数据的时候就会被调用，通过 LWIP 的协议栈的内部进行处理后，从应用层就能得到数据或者可以发送数据。

b. 例如：LWIP中的TCP是如何实现三次握手和四次挥手的

参考：【lwip】12-一文解决TCP原理

8. 最后根据这条线，将所有的枝干全部理解后，整理出来，这样就基本理解了这块功能，其他模块也都一通百通。最后自己在手写一份代码，基本就差不多了。