光纖交換機端口監(jiān)控技術(shù)研究

魏皓劍

【摘要】? ? 光纖交換機的推廣應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)通信的優(yōu)化提升至關(guān)重要，端口監(jiān)控作為光纖交換機運行的核心環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要作用。本文對光纖交換機信息交換類型、傳輸功能進行研究，指出了當前光纖交換機端口監(jiān)控存在的問題，最后對光纖交換機端口監(jiān)控功能進行設(shè)計，提升了光纖交換機端口監(jiān)控技術(shù)水平。

【關(guān)鍵詞】? ? 光纖通信? ? 交換機? ? 端口監(jiān)控? ? 監(jiān)控技術(shù)

引言：

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸技術(shù)得到日新月異的變革，光纖交換機的出現(xiàn)，從根本上提升了網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸效率。光纖交換機作為一個網(wǎng)絡(luò)通訊中繼設(shè)備，是以光纖電纜為基本傳輸媒介的，不僅提高了傳輸效率，而且增強了抗干擾能力。端口監(jiān)控也可以被稱作為端口鏡像，它是指采用特定技術(shù)將端口數(shù)據(jù)報文進行復(fù)制，同時將復(fù)制后數(shù)據(jù)報文傳輸至監(jiān)控端口。

通常來講，在監(jiān)控端口會安裝一臺具有數(shù)據(jù)分析功能的主機，系統(tǒng)管理人員通過對所采集到的數(shù)據(jù)報文進行數(shù)據(jù)分析，進而達到監(jiān)控端口的目的。本文以光纖交換機為研究對象，對其端口技術(shù)進行研究，為進一步提升光纖交換機性能奠定基礎(chǔ)。

一、光纖交換機的概述

1.1光纖交換機的特點

光纖交換機是通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的最小實體單元，通常來講，它是由一個或者多個通訊交換接口組成，它包含了交換機構(gòu)、通訊地址管理器、信息傳輸路徑選擇器、路由器、通訊交換網(wǎng)絡(luò)控制器和交換端口，其中交換機構(gòu)可以實現(xiàn)通訊信號的多幀或者多電路交換;交換端口可能是E端口，也可能是F端口或者是FL端口，多功能交換機端口是實現(xiàn)一個以上功能端口的交換機。

1.2光纖交換機的信息交換形式

光纖交換機是以包交換的形式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息交換，主要包括總線型信息交換、共享存儲型信息交換和CROSSBAR型信息交換三種形式。總線型信息交換是通過總線將光纖交換機輸入端口和輸出端口進行連接，極大降低了設(shè)計實現(xiàn)的難度，然而信息交換效率較低;共享存儲型信息交換是以中央處理器作為中間節(jié)點，暫時存儲來自輸入端口的數(shù)據(jù)包，同時負責向交換機輸出端口傳輸數(shù)據(jù)，該形式設(shè)計簡單，傳輸效率高，但內(nèi)存會制約其性能的發(fā)揮;CROSSBAR型信息交換彌補了上兩種信息交換的不足，它將不同輸入端口與輸出端口進行連接，最大限度的實現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的傳輸。

1.3光纖交換機的主要功能

光纖交換機各項功能的實現(xiàn)是通過交換機芯片來完成的，它可以實現(xiàn)光纖通道的高速信息交換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控、通訊信息配置、通訊網(wǎng)絡(luò)管理的功能。通訊端口模塊是光纖交換機的重要組成部分，它的主要功能是實現(xiàn)光纖網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收，在整個發(fā)送和接收過程中，對數(shù)據(jù)幀的控制尤為關(guān)鍵。數(shù)據(jù)幀可以分為多播、單播和廣播三種形式，其中單播幀主要指的是通訊數(shù)據(jù)從一個端口輸入，然后通過另一個端口輸出;多播幀主要指的是通訊數(shù)據(jù)從一個端口輸入，然后通過多個端口輸出;廣播幀主要指的是通訊數(shù)據(jù)從一個端口輸入，然后從其他多個端口輸出。端口監(jiān)控模塊是光纖交換機的核心部分，它主要實現(xiàn)對光纖交換機通信端口數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)谋O(jiān)控，包括數(shù)據(jù)幀輸入監(jiān)控、數(shù)據(jù)幀輸出監(jiān)控和數(shù)據(jù)消息ID監(jiān)控三種模式。當光纖交換機監(jiān)控模塊處于端口輸入監(jiān)控模式時，只能監(jiān)控一個通訊輸入端口的數(shù)據(jù)幀;同樣，當光纖交換機監(jiān)控模塊處于端口輸出監(jiān)控模式時，只能監(jiān)控一個通訊輸出端口的數(shù)據(jù)幀;當光纖交換機監(jiān)控模塊處于數(shù)據(jù)消息ID監(jiān)控模式時，可以同時對多個通訊端口的數(shù)據(jù)進行監(jiān)控。

二、光纖交換機端口監(jiān)控存在問題

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸趨于成熟，為光纖通訊的智能化、自動化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。然而，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模式不夠豐富、安全性能優(yōu)化欠缺帶了光纖交換機端口監(jiān)控還存在一些問題。

2.1監(jiān)控模式優(yōu)化不足，降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸效率

對于整個光纖通訊網(wǎng)絡(luò)而言，端口監(jiān)控模式是重要環(huán)節(jié)，它對光纖通訊網(wǎng)絡(luò)運行效率、優(yōu)化升級有著重要影響。光纖通訊網(wǎng)絡(luò)是一個基于網(wǎng)絡(luò)融合、數(shù)據(jù)信息傳輸交換等網(wǎng)絡(luò)體系，它對網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)監(jiān)控技術(shù)的依賴程度較大，同時其系統(tǒng)性、復(fù)雜性又對數(shù)據(jù)監(jiān)控優(yōu)化升級提出更高要求，目前光纖交換機監(jiān)控模式優(yōu)化存在：

一是監(jiān)控數(shù)據(jù)處理相對單一，由于光纖交換機在開發(fā)技術(shù)、設(shè)備制造過程中所采用的標準不統(tǒng)一，導(dǎo)致交換機運行過程中不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)閉環(huán)共享，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)壁壘為監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)置障礙;

二是通訊網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)面臨挑戰(zhàn)，運行模式對光纖通信的重要性不言而喻，尤其是特大型網(wǎng)絡(luò)，在大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)的應(yīng)用下，光纖通訊網(wǎng)絡(luò)運行模式得到較好的優(yōu)化，運行效率得到快速提升，但是運行模式優(yōu)化仍存在諸多技術(shù)瓶頸，例如端口監(jiān)控優(yōu)化升級中數(shù)據(jù)失真問題等。

2.2安全性能優(yōu)化欠缺，監(jiān)控模塊升級滯后

在數(shù)字化時代大背景下，光纖網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展要應(yīng)當更加注重系統(tǒng)性能的整體提升，由于光纖網(wǎng)絡(luò)通信涉及領(lǐng)域廣泛，同時對優(yōu)化技術(shù)的要求相對較高。當前，雖然云計劃、大數(shù)據(jù)等技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，然而，就光纖網(wǎng)絡(luò)通信而言，安全性能優(yōu)化欠缺對監(jiān)控模塊升級提出挑戰(zhàn)。

一是系統(tǒng)的安全性能是光纖網(wǎng)絡(luò)通信的關(guān)鍵和核心，在光纖網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)化過程中，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性要求逐步提高，然而由于當前光纖網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展存在滯后，一些功能不能得到實現(xiàn);二是光纖網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用擴展還存在不足，導(dǎo)致了系統(tǒng)功能設(shè)計與實現(xiàn)出現(xiàn)缺口，同時隨之而來的是系統(tǒng)資源使用效率低下，系統(tǒng)安全性能受到影響，同時對系統(tǒng)監(jiān)控模塊的升級帶來了巨大影響。光纖交換機端口監(jiān)控作為系統(tǒng)運行的核心環(huán)節(jié)，為系統(tǒng)平穩(wěn)運行提供重要支撐，因此應(yīng)當加大端口監(jiān)控技術(shù)研究，進一步提升光纖交換機端口監(jiān)控技術(shù)水平。

三、光纖交換機端口監(jiān)控模塊設(shè)計

為了進一步實現(xiàn)光纖交換機網(wǎng)絡(luò)通信各端口數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，同時能夠準確定位網(wǎng)絡(luò)通信異常信號，本文通過細化監(jiān)控模塊功能接口，采用流水線設(shè)計理念，利用VERILOG描述語言設(shè)計了光纖交換機多端口監(jiān)控模塊，提升了光纖交換機端口監(jiān)控技術(shù)水平。

3.1監(jiān)控模塊特征

該監(jiān)控模塊實用性能比較強，它可以實現(xiàn)對光纖交換機多個通信端口數(shù)據(jù)包的監(jiān)控，同時還兼顧系統(tǒng)處理器端口的數(shù)據(jù)包傳輸功能。當數(shù)據(jù)包通過端口監(jiān)控模塊時，該模塊會根據(jù)數(shù)據(jù)包屬性對通過數(shù)據(jù)進行過濾，提升數(shù)據(jù)包傳輸?shù)臏蚀_性。監(jiān)控模塊與外部系統(tǒng)存在密切聯(lián)系，它負責對來自每個通信端口的數(shù)據(jù)包進行監(jiān)控;可以實現(xiàn)與光纖交換機擴展模塊的互聯(lián)互通，擴展模塊可以將已完成的插入控制數(shù)據(jù)、消息數(shù)目數(shù)據(jù)、輸入輸出監(jiān)控端口號等數(shù)據(jù)信息及時發(fā)送至監(jiān)控模塊;可以實現(xiàn)與外部設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)處理器端口將數(shù)據(jù)包發(fā)送至端口監(jiān)控模塊，由監(jiān)控模塊將過濾后的數(shù)據(jù)包傳輸至外部設(shè)備;可以實現(xiàn)外部設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的過濾。該監(jiān)控模塊可以滿足光纖交換機端口監(jiān)控需求，它可以實現(xiàn)多端口同時監(jiān)控，每個端口獨立運行，互補影響，同時一個端口監(jiān)控可以反復(fù)使用;可以實現(xiàn)每個端口監(jiān)控同時收發(fā)功能，也就是說，每個監(jiān)控端口在接受數(shù)據(jù)包的同時，可以實現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)包的功能，兩個功能可以同時進行，相互不受干擾;端口監(jiān)控的速率是可調(diào)節(jié)的，然而收發(fā)數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)保持相同。

3.2端口監(jiān)控模塊組成

端口監(jiān)控模塊主要由配置管理模塊、數(shù)據(jù)寫入控制模塊、ID消息快速查詢模塊、數(shù)據(jù)監(jiān)控調(diào)度模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送控制模塊、數(shù)據(jù)接收控制模塊組成。其中，配置管理模塊主要實現(xiàn)對端口監(jiān)控子模塊的數(shù)據(jù)配置管理、工作模式監(jiān)控、ID消息數(shù)據(jù)和內(nèi)容的管理配置等;數(shù)據(jù)寫入控制模塊主要功能是將配置完成的工作模式通過光纖交換機通信端口寫入系統(tǒng)，并對監(jiān)控端口號、ID消息內(nèi)容、ID消息數(shù)目的配置進行操作;ID消息快速查詢模塊主要功能是將多路通信端口傳輸數(shù)據(jù)ID消息字段與內(nèi)置消息ID進行匹配，如果匹配成功，則會向?qū)?yīng)的監(jiān)控控制模塊發(fā)送匹配成功信號;數(shù)據(jù)監(jiān)控調(diào)度模塊主要功能是判斷端口數(shù)據(jù)優(yōu)先級別并按優(yōu)先級別讀取傳輸數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)發(fā)送控制模塊主要功能是將數(shù)據(jù)調(diào)度模塊所選擇出的優(yōu)先級別最高的數(shù)據(jù)信號傳輸至監(jiān)控端口;數(shù)據(jù)接收控制模塊主要功能是將監(jiān)控端口所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)保存至緩沖區(qū)，已備處理器端口數(shù)據(jù)讀取。

3.3監(jiān)控模塊功能設(shè)計

監(jiān)控模塊主要實現(xiàn)光纖交換機通信端口進行數(shù)據(jù)監(jiān)控，主要包括輸入監(jiān)控、輸出監(jiān)控模式和消息ID監(jiān)控模式。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，還可以對處理器傳輸數(shù)據(jù)進行過濾，剔除問題數(shù)據(jù)。

3.3.1輸入監(jiān)控功能

當光纖交換機處于輸入監(jiān)控模式時，交換機一個監(jiān)控端口與輸入端口是一一對應(yīng)的，也就是說，一個監(jiān)控端口只能對一個輸入端口數(shù)據(jù)進行監(jiān)控。當光纖交換機初始化完成進入日常工作狀態(tài)，監(jiān)控模塊調(diào)整為輸入監(jiān)控模式，監(jiān)控配置管理模塊將對交換機端口監(jiān)控數(shù)據(jù)進行配置，通信端口號被輸送至監(jiān)控模塊，同時通信端口數(shù)據(jù)被存儲在緩沖區(qū)已備數(shù)據(jù)讀取，數(shù)據(jù)調(diào)度模塊根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)的優(yōu)先級別分別對數(shù)據(jù)進行讀取，當所讀取的數(shù)據(jù)有效時，將其傳輸至控制模塊。

3.3.2輸出監(jiān)控功能

當光纖交換機處于輸出監(jiān)控模式時，交換機一個監(jiān)控端口與輸出端口是一一對應(yīng)的，也就是說，一個監(jiān)控端口只能對一個輸出端口數(shù)據(jù)進行監(jiān)控。與輸入監(jiān)控模塊功能類似，監(jiān)控配置管理模塊對監(jiān)控端口進行配置，并將監(jiān)控端口號傳輸至控制模塊，數(shù)據(jù)經(jīng)過過濾，進入緩沖區(qū)，控制模塊根據(jù)數(shù)據(jù)優(yōu)先級別進行數(shù)據(jù)傳輸。

3.3.3消息ID監(jiān)控功能

當光纖交換機處于消息ID監(jiān)控模式時，多個通信端口數(shù)據(jù)可以同時被監(jiān)控，也就是說，一個監(jiān)控端口可以實現(xiàn)多條消息ID的監(jiān)控。當光纖交換機初始化完成進入日常工作狀態(tài)，監(jiān)控模塊調(diào)整為消息ID監(jiān)控模式，通信端口數(shù)據(jù)被發(fā)送至監(jiān)控控制模塊，監(jiān)控模塊對消息ID內(nèi)容進行提取，并開展消息匹配對比。將匹配優(yōu)先級別高的消息ID傳輸至緩沖區(qū)，以備數(shù)據(jù)調(diào)用。

四、結(jié)束語

在信息科技時代，光纖交換機在通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用，對保障各方通信需求、提升系統(tǒng)通信能力發(fā)揮了重要作用。光纖交換機端口監(jiān)控是通信網(wǎng)絡(luò)運行的核心環(huán)節(jié)，本文從輸入端口監(jiān)控、輸出端口監(jiān)控和消息ID監(jiān)控三個方面對光纖交換機端口監(jiān)控技術(shù)開展研究，實現(xiàn)了任意端口通信數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，為光纖交換機功能提升和應(yīng)用領(lǐng)域推廣奠定基礎(chǔ)。

參? 考? 文? 獻

[1]高尚.通信信息工程傳輸與接入網(wǎng)技術(shù)探討[J].中國科技信息，2020（23）：45-46.

[2]雷介洪.通信信息工程的傳輸與接入網(wǎng)技術(shù)研究[J].數(shù)字通信世界，2020（10）：42+27.

[3]李雪軍.通信信息工程的傳輸技術(shù)與接入網(wǎng)技術(shù)研究[J].通信電源技術(shù)，2020，37（12）：159-161.