CC BY
15
Scientific Research of the Union of Scientists in Bulgaria - Plovdiv, series B. Natural Sciences and Humanities, Vol. XVII, ISSN 1311-9192, International Conference of Young Scientists, 11 - 13 June 2015, Plovdiv
ХАРДУЕРНА И ФУНКЦИОНАЛНА МОДИФИКАЦИЯ НА КЛАС SOHO УСТРОЙСТВА ПОД ФЪРМУЕР С ОТВОРЕН КОД Я. Картелов И. Чалъков УХТ-Пловдив, бул. Марица 26, Пловдив 4002
Abstract
Following discusses principles and methods of enhancement and modification of SOHO class network devices. Improving or modifying devices allows their use for more sophisticated, different or more intensive network task. There are presented software, in firmware, as well as hardware modifications, both required for meeting requirements for establishing new functional characteristics of the device.
Въведение
Класа SOHO (малък / домашен офис) предполага малка локална мрежа LAN от смесен тип с участието на свързани с кабел и безижчни клиенти. За обслужване на дейността на малък бизнес, освен компютри, е възможно да бъдат включвани също принтери и понякога устройства за глас или факс по IP.
Според определението на Wikipedia тези мрежи типично обслужват от 1 до 10 потребителя, но нищо „фатално" не би се случило когато 11-ти потребител се присъедини към мрежата .т.е. лимит по големина не може с точност да бъде поставен и в този клас попадат разнообразни, дори малко по-големи мрежи, каквито реално са на преобладаващата част от крайните потребители.
Поради доминиращата роля в употребата им и маркетинговата стратегия на производителите за масовост и ниска цена, почти всеки има достъп и бива обслужван от такова устройство. Това определи особен интерес както от производителите - за справяне с ред предизвикателства и противоречиви изисквания - каквито са надеждност, ефективност, ниска цена, конкурентноспособност, лесно обслужване, защита от атаки и др., така и от потребителите - повишаване на ефективността, достъпност, преодоляване на определени защити (атаки) с цел подобряване и като цяло разучаване на устройствата.
SOHO рутери и широколентови устройства
Тези устройства обединяват функциите на обикновен мрежов комутатор -switch, мрежова защитна стена - firewall и DHCP сървър. Посочените функции са част от поне няколко, от задължително присъствъщите във всяко устройство и необходими за изграждането на домашна или малка мрежа с високоскоростен достъп до Интернет. Понякога две устройства, модем и рутер се обединяват в едно. Освен обслужване на достъп до Интернет за свързаните компютри тези устройства спомагат също за споделяне на принтери, файлове и други услуги и ресурси в малката мрежа. Съвременните устройства включват поддръжка и на безжичните WiFi стандарта, като за всяко устройство са отбелязани последните версии на отделните стандарта, които то поддържа.
Модулен подход, използван при разработката, дава възможност да гледаме общо на хардуера с ядро изградено на SOC - system on a chip базирана система. Участват също определен брой модули, като интерфейсните за Ethernet и Wifi, който също са стандартни и документирани. Стойностите на параметрите: обеми на RAM и Flash паметите,
бързодействие и тип на участващия процесор са ясни и налични.
В следващата таблица са дадени някой от по-масовите, достъпни и разпространени в употреба модели и техните хардуерни параметри. Табл.1.
Mogen Chipset RAM Flash
Asus WL520G Broadcom5350 8 MB 2 MB
Asus WL500G Premium v2 Broadcom5354 rev2 32 MB 8 MB
Linksys WRT54GS v6.0 BCM5352 16 MB 2 MB
3com 3CRWER100-75 Atheros AR2315 16MB 4MB
Belkin F5D7330 Broadcom BCM4702 8MB 2MB
Belkin F7D7301 Broadcom BCM471 64MB 8MB
Buffalo WHR 300HP2 MediaTek MT7620A 64MB 8MB
Buffalo WZR-600DHP Atheros AR7161 128MB 32MB
D-Link DAP-3662 Qualcomm QCA9557 128MB 16MB
D-Link DIR-600 Ralink RT3050F 32MB 4MB
Netgear R6200 Broadcom BCM47081A0 256MB 128MB
Netgear WGT624 Atheros AR2312A 16MB 4MB
TP-Link WR740N Atheros AR7240 32MB 4MB
TP-Link WR1043ND Qualcomm QCA9558-AT4A 64MB 8MB
Системният софтуер - фърмуера, е са доста сложна система и може да се отличава не само за различните устройства, но и за еднакви, като хардуерна база,.
Предимство на Linux-базираните системи е в това, че движещ е GNU принципа т.е. ядрото е отворено, разработва се независимо, като разработчиците на софтуер за рутери и производителите на чипове активно го допълват. Това е предпоставка, която мотивира две групи - тази на официалните разработчици и втора на независими потребители. Строга граница между двете групи не може да се постави, поради това, че някои идеи в развитието на фърмуерите флуктуират между двете страни и се възприемат като удобни и удачни.
Съществуват мащабни проекти, които нямат пряка връзка с официалните разработчици. Част от наличните фърмуери, задвижвани от ентусиасти са :
• OpenWrt
• Commotion Wireless
• DD-WRT
• Tomato Firmware
• WiFiDog Captive Portal
• HyperWRT
• mOnOwall
Функционални модификации
Серията рутери Linksys WRT54G е известна на пазара в SOHO сегмента. В основния си вид и фърмуер този модел рутери покрива базовите нужди за слабо или средно натоварени мрежи. Базовият (заводски) фърмуер на устройството е Linux базиран и това дава възможност, то да бъде разгледано в софтуерен план и най-вече съвместимостта му с Linux e предпоставка за подмяна на фърмуера му с друг, задвижван от потребителските групи.
Смяна на фърмуера с DD-WRT v24-sp2, предоставя нови възможности, за настройка и употреба на рутера Linksys WRT54G TM, като добавя и допълнителни фукции, отсъстващи в оригиналния фърмуер.
Възможностите за адаптиране към конкретни, специфични или не-типични цели са по-големи. В графичния web интерфейс е достъпен скриптов редактор, с възможност за добавяне и задаване на стартиране на скриптови формати. Тенденция, която позволява програмно дефиниране на работата на мрежата - все по-навлизащ и актуален метод за управление на мрежи.
Хардуерни модификации
Следва да се отбележи, че този тип модификации не са препоръчвани и широко прилагали в практиката така, както описаните по-горе софтуерни изменения. Поради това, като важност и постигнати цели не могат да се поставят наравно със софтуерните. Въпреки това, групите от ентусиасти, за определени модели, са предложили и извършили модификации които са успешни, и значително разширяват и допълват функционалните им възможности. Ползата в този смисъл е голяма, доколкото базови и много достъпни модели достигат възможностите на устройства от по-висок клас или на такива от друг вид. Подобно на класическа компютърна система, е необходимо добавеният хардуер да бъде успешно разпознат/управляван на ниво фърмуер, т.е. изменения без адекватен достъп и поддъжка от към софтуера в повечето случаи не биха били работоспособни. Това прави измененията по-комплексни и сложни.
За един и същи модел Linksys WRT54G TM , който е еднакъв хардуерно с модела WRT54GS v3.0 и със следния съсътав:
• Broadcom BCM5352EKPBG CPU
• 32 MB RAM (Hynix HY5DU561622ETP-D43)
• 8 MB Flash (JS28f640)
Правим следните три модификации:
-добавяне на сериен(конзолен) интерфейс - Особено удобен при използване на командния интерпретатор на Linux в терминален режим, както и за свързване на всякакви серийни устройства. Директно е достъпен в операционната система като dev/ttyS0 и dev/ ttySl. Като разположение и сигнали са посочени на фиг.2.
ш es
Фиг. 2 Конектори сериен порт Фиг. 3 RS-232 драйверен модул, свързан към
рутера
Нивата са TTL съвместими и за да бъдат куплирани към RS-232 интерфейс на компютър се използва драйверен модул посочен на фигурата фиг.3 в ляво.
-добавяне на USB1.1 интерфейс- Използвания чипсет поддържа USB. Необходимо е добавяне на малък брой компоненти - посочени на схемата (фиг.4 и фиг.5).
о
00
I
Фиг. 4 Схема свързване на USB конектор
Фиг. 5 Свързване на USB интерфейс
77
Модификацията изисква разширяване и добавяне към ядрото на USB поддръжка. Реализирана е в DD-WRT и позволява свързване на USB сторидж устройства като флаш памет или преносим твърд диск.
-добавяне на SD/MMC интерфейс и слот за карти- Модификация, позволяваща динамично разширяване на наличната флаш памет с помощта на включване на картов четец за SD/MMC карти. Разположението на GPIO сигналите и захранване необходими за интерфейсно свързване на картовия четец към ядрото са дадени на фигурите (фиг.6).
Фиг. 6 Разположение на GPIO сигнали и захранване
Фиг. 7 Изглед на задния панел след направената модификация
Показаните хардуерни промени разширяват с общи функционални модули възможностите на избрания модел рутер и вече налични, те могат да бъдат управлявани свободно от софтуера. Конструктивно устройството се допълва с необходимите интерфейсни конектори. Показан на фиг.7, е SD/MMC слот с включена SD карта.
Необходимо е да се направи преценка и да се провери за работоспособност, всяка от посочените добавки, преди те да бъдат нормално експлоатирани.
Заключение
Разгледаните принципи и тенденции на развитие в най-масовия клас устройства използвани от крайния потребител, както и посочените модификации, дават възможност за взимане на гъвкаво, адекватно и максимално ефективно решение при изграждане и използване на мрежи, въпреки тяхното бурно развитие. Чрез осъвременяване се постига удължаване на периода на експлоатация на наличното оборудване. Това прави възможна реорганизацията на компютърните мрежи, или части от тях, така че относително бързо и лесно те да отговарят и покриват нововъзникнали изисквания, потребности и идеи в процеса на работа и развитие. С направените модификации успешно се видоизмениха и разшириха възможностите на разгледания рутер така, че той да функционира и като файлов сървър от USB или SD носител, заедно с това да е достъпен и за комуникация със серийни устройства.
Литература
1. Компютърни мрежи - Дебра Литълджон Шиндър - СофтПрес.
2.Компютърна енциклопедия - Скот Мюлер СофтПрес
3.Компютърни мрежи - бързо и ефективно - Къртис Фрай СофтПрес.
4.http://www.yac.mx/bg/pc-tech-tips/
5.http://squidge.sourceforge.net/mmc/
