Operating Systems Principles SS2005

Lab 0: Hardware

Bei den Knoten in unserem Mesh-Netzwerk handelt es sich um Router der Firma Linksys (WRT54GS). Hierbei haben wir die vorhandene Firmware durch OpenWrt http://openwrt.org ausgetauscht. Nähere Informationen finden Sie dabei unter Programming_the_Linksys_WRT54GS_Wireless_Broadband_Router.

Für das Praktikum sei folgende sehr einfache Netztopologie für eine Multi-Hop Mesh-Netzwerk gegeben (siehe Abbildung):

Infrastructure of WRT lab network

Erkennbar hierbei ist, dass Knoten WRT1 direkt mit Knoten WRT2, jedoch nicht direkt mit Knoten WRT3 kommunizieren kann (er benötigt die Hilfe von Knoten WRT2). Als Routing-Protokoll haben wir das Dynamic Source Routing (http://www-2.cs.cmu.edu/~dmaltz/dsr.html ) Protokoll auf Layer 2 (Sicherungsschicht) prototypisch implementiert. Dieses soll auch im Praktikum verwendet werden.

Der Zugriff auf die Router erfolgt über telnet:

 zubow@linux:~> telnet wrt1

Lab 1: Cross-Compilation

Dieses Praktikum soll Ihnen einen Einblick in die Entwicklung von Software für Embedded Devices (Cross-Compilation) geben. Hierbei werden Sie mit Hilfe von OpenWrt Software für WRT54GS entwickeln. Zu diesem Zweck haben wir eine Linux-Entwicklungsumgebung (Toolchain, ect.) aufgebaut. Nähere Informationen dazu finden Sie unter Using_StandardizedDevelopmentEnvironment.

Für das Praktikum kann die Toolchain wie folgt gebaut und verwendet werden:

OpenWrt-Quellen

Die Quellen des OpenWRT-Projektes können über cvs abgerufen werden:

 cvs -d:pserver:anonymous@openwrt.org:/openwrt login
 cvs -d:pserver:anonymous@openwrt.org:/openwrt co buildroot

Benötigte Tools/Bibliotheken

Damit sich die Toolchain übersetzen lässt, werden die folgenden Tools bzw. Bibliotheken benötigt:

• wget, tftp
• cvs, subversion
• gcc, gcc-c++, bison, flex
• patch, gettext
• autoconf, automake
• zlib-devel

OpenWRT-Build-Prozess

Für die spätere Verwendung von Click wird ein C++-Compiler benötigt. Daher ist die folgende Änderung im $OPENWRT/buildroot/Makefile vorzunehmen:

 INSTALL_LIBSTDCPP:=true

Sollten alle benötigten Bibliotheken vorliegen, so kann OpenWRT mit Hilfe von make gebaut werden:

 linux:/home/wrt/buildroot/# make

Hinweis: Der initiale Build-Prozess ist sehr zeitaufwändig.

Verwendung von CrossTool

Eine weitere Möglichkeit einen Cross-Compiler zu bauen ist folgende:

download crosstool von:

  http://kegel.com/crosstool/crosstool-0.31.tar.gz

auspacken:

  tar xzf crosstool-0.31.tar.gz

Im Verzeichnis crosstool-0.31 die Datei gcc-3.4.2-glibc-2.2.5.dat editieren und LINUX_DIR von linux-2.6.8 auf linux-2.4.16 setzen.

Wenn man nicht mit root-Rechten unterwegs ist, dann noch in der Datei demo-mipsel.sh RESULT_TOP auf ein schreibbares Verzeichnis setzen.

Anschliessend noch ein beherztes "sh run-mipsel.sh" und los gehts....

Der (Flash-)Speicher auf den WRTs ist nicht nur limitiert, sondern auch extrem langsam. Für den Entwicklungsprozess kann man auf den WRTs Verzeichnisse via NFS mounten:

 @wrt1:/# mount MY_NFS_SERVER:/share/ /mnt/share -o nolock

Lab 2: Click

http://www.pdos.csail.mit.edu/click/click.gif

Click ist ein vom MIT entwickelter modularer Software-Router. Mit Hilfe der umfangreichen Click-API lassen sich schnell neue Router-Konfigurationen entwickeln. Auch wir werden uns bei der Entwicklung auf Click stützen.

Lab 3: Address Resolution Protocol (ARP)

Das ARP-Protokoll ( http://www.erg.abdn.ac.uk/users/gorry/course/inet-pages/arp.html ) wird vom Internet-Protokoll (IPv4) dazu verwendet IP-Netzwerkadressen auf Hardware-Addressen (Data-Link-Protocol) abzubilden. Hierbei wird in aller Regel eine Anfrage mit Hilfe eines Broadcasts (ARP-Request) realisiert. Im Falle eines Multi-Hop Mesh-Netzwerkes ist dies jedoch keine praktikable Lösung. Eine Lösung hierfür könnten die aus dem Bereich der P2P-Netzwerke bekannten Distributed Hashtables ( http://www.infoanarchy.org/wiki/index.php/Distributed_hash_table ) darstellen.