LwIP – pila IP ligera

Resumen de lwIP

Introducción

• lwIP es una implementación independiente de una pila de protocolos TCP/IP pequeña
• Se enfoca en mantener un TCP de tamaño completo mientras reduce el uso de RAM
• Es adecuado para su uso en sistemas embebidos y requiere varias decenas de kilobytes de RAM y alrededor de 40 kilobytes de ROM de código
• Originalmente fue desarrollado por Adam Dunkels y actualmente es mantenido por una red global de desarrolladores

Funciones

• IP (protocolo de Internet, IPv4 e IPv6): incluye el reenvío de paquetes entre múltiples interfaces de red
• ICMP (protocolo de mensajes de control de Internet): mantenimiento y depuración de red
• IGMP (protocolo de administración de grupos de Internet): gestión de tráfico multicast
• MLD (Multicast Listener Discovery): para IPv6, con objetivo de cumplir con RFC 2710
• ND (descubrimiento de vecinos y autoconfiguración de direcciones sin estado): con objetivo de cumplir con RFC 4861 y RFC 4862
• DHCP, AutoIP/APIPA (Zeroconf) y DHCPv6 (sin estado)
• UDP (protocolo de datagramas de usuario): incluye la extensión experimental UDP-lite
• TCP (protocolo de control de transmisión): control de congestión, estimación de RTT, fast recovery/fast retransmit y transmisión SACK
• API raw/nativa: mejora del rendimiento
• API de sockets opcional similar a Berkeley
• TLS: capa TCP opcional ("altcp") para TLS casi transparente (portada a mbedTLS)
• PPPoS y PPPoE (Point-to-Point Protocol sobre serial/Ethernet)
• DNS (resolvedor de nombres de dominio, incluyendo mDNS)
• 6LoWPAN (a través de IEEE 802.15.4, BLE o ZEP)

Aplicaciones

• Servidor HTTP: incluye SSI y CGI (HTTPS mediante altcp)
• Agente SNMPv2c: incluye compilador MIB, v3 compatible mediante altcp
• SNTP (protocolo simple de tiempo de red)
• Respondedor de servicio de nombres NetBIOS
• Respondedor MDNS (DNS multicast)
• Implementación de servidor iPerf
• Cliente MQTT: soporte TLS disponible mediante altcp

Licencia

• lwIP se ofrece gratuitamente bajo licencia BSD

Desarrollo

• lwIP ha crecido hasta convertirse en una excelente pila TCP/IP para dispositivos embebidos
• Los desarrolladores envían correcciones de errores, mejoras y funciones adicionales para aumentar aún más la utilidad de la pila
• El desarrollo se aloja en Savannah y cualquiera puede contribuir a mejorar lwIP mediante Git y listas de correo
• La pila TCP/IP de lwIP se mantiene en el módulo Git lwip, y las contribuciones están en el módulo Git contrib
• Para más detalles sobre el acceso al servidor Git, consulta doc/savannah.txt
• El árbol Git actual puede verse en la web: lwip, lwip-contrib
• Envío de parches y bugs: página del proyecto lwIP
• Builds de integración continua: Travis CI

Documentación

• La documentación propia del código fuente se extrae regularmente y se ofrece en la web: documentación de lwIP
• La wiki sobre lwIP sigue creciendo: wiki de lwIP
• Suscripción a listas de correo: listas de correo
• Archivos con búsqueda: lwip-users, lwip-devel

Resumen de GN⁺

• lwIP ofrece una pila TCP/IP eficiente para sistemas embebidos y minimiza el uso de memoria
• Soporta diversos protocolos de red y aplicaciones, proporcionando flexibilidad y escalabilidad
• Sigue mejorando de forma continua gracias a la participación activa de la comunidad de desarrolladores
• Proyectos con funciones similares incluyen FreeRTOS+TCP y uIP

[GN⁺]

Comentarios en Hacker News

• Hace algunos años usé LwIP en un proyecto para realizar pruebas del sistema de manera efectiva

  • Era un proyecto en el que varios microcontroladores se comunicaban a través de una LAN interna
  • Se usaba un kernel embebido llamado MicroCOS y la pila IP LwIP
  • Se configuraron herramientas de compilación multiplataforma para compilar y ejecutar de forma nativa o como código x64 en la máquina del desarrollador
  • Se simuló la parte de la capa de enlace más baja de LwIP para usar TCP/IP estándar
  • Se escribió un pequeño servidor TCP para que la aplicación del microcontrolador se comunicara en la máquina del desarrollador como si fuera el sistema real
  • Esta configuración funcionó muy bien y se usó durante años durante el desarrollo del proyecto

• "Pila IP" es una descripción que se queda corta

  • Puede usarse como cliente HTTP, servidor HTTP o cliente MQTT
  • Es como el busybox del networking embebido, pero con una licencia mucho más conveniente

• A quienes buscan opciones como LwIP, les recomendaría considerar NetXDuo y sus equivalentes ThreadX, FileX, LevelX y UsbX

  • Ha sido una de las pilas de red de RTOS comerciales usadas durante 20 años
  • Su propiedad cambió varias veces, y actualmente cuenta con el respaldo de Eclipse Foundation y tiene licencia MIT
  • Recomendaría usar NetXDuo en lugar de LwIP
  • Enlace a NetXDuo

• Adam Dunkels escribió la mayor parte de Protothreads

  • Enlace a Protothreads

• Me pregunto qué es nongnu.org y cómo se relaciona con gnu.org

  • savannah.gnu.org es el sitio de hosting para el software GNU "oficial" patrocinado por la Free Software Foundation
  • savannah.nongnu.org es el sitio de hosting para proyectos "comunitarios" no patrocinados por la FSF
  • Enlace relacionado

• Probablemente sea la pila TCP/IP más usada en dispositivos con recursos limitados

  • Durante mucho tiempo no hubo alternativas competitivas para esto
  • Enlace a FreeRTOS-Plus-TCP parece prometedor

• Lo que me gusta de LWIP es que permite usar el mismo bloque de memoria asignado por Ethernet MAC DMA durante toda la vida útil del paquete

  • Se puede optimizar el "pool" de memoria para reducir la cantidad de memcpy

• Para quienes quieran implementar su propia pila TCP/IP ligera, el libro <i>TCP/IP Lean</i> de Jeremy Bentham es un excelente recurso

• Extraído del artículo:

  • "Esto hace que lwIP sea adecuado para su uso en sistemas embebidos con decenas de kilobytes de RAM libre y alrededor de 40 kilobytes de ROM de código"

• Pico W usa esto

  • Enlace al ejemplo de Pico W