基于網(wǎng)絡(luò)管理的快速以太網(wǎng)交換機技術(shù)

李小紅

摘 要：在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的如今，以太網(wǎng)技術(shù)的運用領(lǐng)域逐漸加大，同時人們對網(wǎng)絡(luò)寬帶的流量等性能要求逐漸增強。因此，本文從網(wǎng)絡(luò)管理的角度對近幾年的以太網(wǎng)交換機技術(shù)進行了分析。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)管理；以太網(wǎng)交換機；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號： TP393.07 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）17-141-2

0 引言

因特網(wǎng)已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個重要方向。基于Web技術(shù)在線購物、數(shù)據(jù)收集等運用日益增多，這也導(dǎo)致因特網(wǎng)流量猛烈增長。由于現(xiàn)在信息技術(shù)和計算機技術(shù)的成熟，人們在能夠連接網(wǎng)絡(luò)的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)對因特網(wǎng)中的任何遠程信息進行訪問，這表示網(wǎng)絡(luò)流量模式直接由用戶對信息和數(shù)據(jù)的需求程度決定。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，因特網(wǎng)對個人、商業(yè)以及政府等組織的發(fā)展具有舉足輕重的作用。因此各個類型的用戶對網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求與日俱增，某些商業(yè)部門或者政府部門對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需要可能高達數(shù)百千兆每秒。在此背景下，本文對高性能的快速以太網(wǎng)交換機技術(shù)進行了研究，從網(wǎng)絡(luò)管理的角度提煉出了幾種快速的以太網(wǎng)交換機技術(shù)。

1 快速以太網(wǎng)交換機總體結(jié)構(gòu)

1.1 以太網(wǎng)的參考模型

IEEE802.3提供的以太網(wǎng)的參考模型，該模型展示了以太網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)。以太網(wǎng)中的鏈路層有兩個子層組成：一是邏輯鏈路控制層，為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)接口，處理錯誤傳輸行為、調(diào)節(jié)流速避免信息被淹沒；二是介質(zhì)訪問控制層，決定信道分配協(xié)議。

1.2 以太網(wǎng)的工作原理

①基本傳輸方式。傳輸數(shù)字信號的技術(shù)有兩種：一種是基帶，一種是寬帶。這兩種傳輸技術(shù)可以使用同一種類型的線纜?；鶐鬏斒侵苯訉⒕幋a后的數(shù)據(jù)脈沖發(fā)送到線纜上；而寬帶傳輸則是現(xiàn)將數(shù)字脈調(diào)制后，再發(fā)送到線纜上。

②以太幀發(fā)送。在CSMA/CD協(xié)議下，當以太網(wǎng)處于空閑狀態(tài)時，以太網(wǎng)能夠在簡短的一個幀延遲之后啟動發(fā)送幀。

③以太網(wǎng)幀接收。以太網(wǎng)在探測到輸入數(shù)據(jù)幀的起始位后，對該數(shù)據(jù)幀的目的地址進行檢查，目的是為了檢驗數(shù)據(jù)幀目的地址匹配以太網(wǎng)點的組地址或者目的地址。如果兩者地址相匹配，以太網(wǎng)點將會接受后續(xù)的數(shù)據(jù)，并借助奇偶校驗位檢查數(shù)據(jù)的準確性。采用與無沖突幀相同的手段對沖突中涉及到的幀進行處理，差錯檢驗幀會將該數(shù)據(jù)幀當作不完整幀從而舍棄，同時也舍棄傳輸有誤的完整幀，但是不對發(fā)送點進行任何通知。

2 快速以太網(wǎng)交換機總體設(shè)計

2.1 硬件體系

基于網(wǎng)絡(luò)管理的快速以太網(wǎng)交換機硬件體系主要包含了三個模塊：輔助電路模塊、網(wǎng)絡(luò)管理以及快速以太網(wǎng)模塊。

快速以太網(wǎng)模塊的主要功能是對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)進行存儲和轉(zhuǎn)發(fā)，主要包含了交換控制邏輯和物理層邏輯。網(wǎng)絡(luò)管理模塊主要的功能是為軟件管理提供物理環(huán)境，包含了單片機、適配器以及擴展存儲器，單片機的內(nèi)部和外部存儲器能夠存儲所有的信息數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)管理軟件以及相關(guān)的驅(qū)動軟件等。服主電路模塊是保證整個系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，如提供復(fù)位系統(tǒng)、系統(tǒng)的出發(fā)頻率以及系統(tǒng)相關(guān)的時鐘，功能系統(tǒng)等。

2.2 軟件體系

該類交換機的軟件體系包含了三個模塊：網(wǎng)絡(luò)適配器驅(qū)動模塊、掛歷操作模塊以及SNMP代理進程模塊。

其中SNMP代理進程模塊主要完成的是對遠程網(wǎng)絡(luò)進行管理和操作，實現(xiàn)工作站之間的通信。網(wǎng)絡(luò)適配器驅(qū)動完成的是在網(wǎng)絡(luò)遠程管理中隊網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的訪問和控制，驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)適配器。管理操作模塊主要功能是配置交換控制邏輯的端口和流量的計數(shù)，同時該模塊還含有串口驅(qū)動，對單片機的串口邏輯進行驅(qū)動，以配置交換機。

3 快速以太網(wǎng)交換機關(guān)鍵技術(shù)

3.1 存儲轉(zhuǎn)發(fā)的交換技術(shù)

如圖1所示，快速以太網(wǎng)交換機按如下過程對已接受的數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)：

①如果已接受的數(shù)據(jù)幀的目標地址是單一的，并且該目標地址還處于地址表中，則交換機此時就會去尋找與該地址相對應(yīng)的端口：如果根據(jù)目標地址尋找的端口號與源地址相應(yīng)的端口號一致，則舍棄該數(shù)據(jù)包，否則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包。

②當所接受數(shù)據(jù)包的目標地址仍是單一地址，但該地址并未在地址表中，此時交換機將認為該數(shù)據(jù)包的目標地址是多位的，并按照此規(guī)則進行轉(zhuǎn)發(fā)。

③當所接受的數(shù)據(jù)包的目標地址是多位時，則交換機將按照相應(yīng)的規(guī)則在對應(yīng)的端口上轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包。

④當接受的數(shù)據(jù)包的目標地址是暫停信號時 （01-80-2C-00-00-01），則交換機將按照相應(yīng)的規(guī)則舍棄該數(shù)據(jù)包，且不對該數(shù)據(jù)包進行任何處理。

3.2 物理層收發(fā)技術(shù)

物理層能夠轉(zhuǎn)換鏈路層中的數(shù)據(jù)信號為物理媒介上的真實信號，同樣地，也能夠?qū)⑽锢砻浇樯系恼鎸嵭盘栟D(zhuǎn)化為鏈路層上的數(shù)據(jù)信息。

物理層一般包含三個子層：物理媒介相關(guān)子層PMD，物理媒介接入子層PMA，物理編碼子層PCS。

物理編碼子層能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)編碼和解碼的功能，且該功能與物理媒介無關(guān)。例如100BASE-X和100BASE-FX具有相同的塊編碼技術(shù)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在鏈路上的全雙工操作。物理層媒介接入子層主要對符號進行串行化處理和非串行化處理，包含5個符號的編碼數(shù)據(jù)流需要在發(fā)送錢進行串行化處理，接收時進行非串行化處理，同時將以5個符號一組的形式傳送給物理編碼子層。物理媒介相關(guān)子層主要是將物理媒介接入子層的信號轉(zhuǎn)化到特定的媒介上，如果媒介是光纖，那么就把電信號轉(zhuǎn)化為光信號，而當接收的時候就把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。媒介相關(guān)接口MDI是連接相關(guān)子層和介質(zhì)之間的連接器。

3.3 網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)管理的功能就是實現(xiàn)對計算機系統(tǒng)整體的監(jiān)視和控制。基于技術(shù)的視角，網(wǎng)絡(luò)管理不但需要完成故障診斷、計費、安全管理等功能，還需要完成流量控制、路由器選擇等相關(guān)功能。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)最重要的任務(wù)就是對整個系統(tǒng)中的工作狀態(tài)以及一些參數(shù)信息進行收集，并對收集到的某些信息進行處理后以某種方式呈現(xiàn)給網(wǎng)路管理工作者；同時還需要接收網(wǎng)絡(luò)管理工作者的相關(guān)命令或者根據(jù)收集到的系統(tǒng)地工作狀態(tài)對網(wǎng)路設(shè)備進行控制，簡單來說就是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的控制功能，同時對指令的執(zhí)行過程和結(jié)果進行監(jiān)視，以保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備正常運行。

如今網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)一般包含四個部分：管理信息庫、網(wǎng)絡(luò)管理工作站、代理進程以及通用網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。管理設(shè)備指的是管理用戶主機和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備等的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；代理進程指的是處于管理設(shè)備上且配合網(wǎng)絡(luò)管理進行實體處理的過程；管理進程指的是處于管理工作站上對處理實體進行管理的過程；管理進程和代理進程的工作需要借助交換管理信息來完成，其中測信息交換需要網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議輔助完成，管理設(shè)備上和管理工作站上的管理信息庫都能夠存儲相應(yīng)的信息。

4 結(jié)論

目前全世界范圍內(nèi)使用最為廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)就是以太網(wǎng)技術(shù)。本文主要研究了基于網(wǎng)絡(luò)管理的高速以太網(wǎng)交換機技術(shù)。

參 考 文 獻

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