10G以太網(wǎng)TCP-IP邏輯設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、10G以太網(wǎng)與TCP/IP技術(shù)推動(dòng)著分布式數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域的快速發(fā)展，而商用10G網(wǎng)絡(luò)接口卡局限性大，基于FPGA實(shí)現(xiàn)10G以太網(wǎng)TCP/IP已成必然趨勢(shì)。受制于TCP/IP的復(fù)雜性和高數(shù)據(jù)吞吐率的處理難度，大多數(shù)應(yīng)用中均采用百兆輕量級(jí)協(xié)議棧，回避了繁瑣傳輸控制協(xié)議的設(shè)計(jì)難題。本文針對(duì)這一問(wèn)題，基于FPGA實(shí)現(xiàn)10G以太網(wǎng)TCP/IP邏輯設(shè)計(jì)，達(dá)到高傳輸速率，同時(shí)保證了高可靠性和靈活性。
　　論文首先介紹TCP/IP協(xié)議族，在此基礎(chǔ)上

2、深入探究了滑動(dòng)窗口、超時(shí)重傳、慢啟動(dòng)三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，闡明了TCP可靠性的本質(zhì)。針對(duì)10G以太網(wǎng)TCP服務(wù)端設(shè)計(jì)，本文提出了協(xié)議解析-控制-封裝的設(shè)計(jì)構(gòu)思:協(xié)議解析提出一種改進(jìn)的IP首部校驗(yàn)和算法，高速解析接收到的以太網(wǎng)報(bào)文;協(xié)議控制采用超時(shí)和重傳技術(shù)保證了TCP的可靠性，使用滑動(dòng)窗口機(jī)制保持了數(shù)據(jù)塊的高速流動(dòng)，利用慢啟動(dòng)方法避免了TCP的啟動(dòng)擁塞;協(xié)議封裝仲裁不同類(lèi)型報(bào)文輸出的優(yōu)先級(jí)，確保報(bào)文的無(wú)沖突發(fā)送。
　　針對(duì)TCP面向連接的

3、特殊性，本文提出將Wireshark抓包軟件中TCP客戶(hù)端的發(fā)送數(shù)據(jù)作為激勵(lì)源的仿真方法，模擬TCP客戶(hù)端行為，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)TCP服務(wù)端的全面仿真。通過(guò)自搭建10G網(wǎng)絡(luò)測(cè)試平臺(tái)，完成了ARP應(yīng)答、ICMP回顯應(yīng)答、TCP功能的測(cè)試。通過(guò)clumsy軟件人工模擬出網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的狀態(tài)，成功觀測(cè)到超時(shí)重傳與重傳恢復(fù)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了超時(shí)重傳的功能測(cè)試。
　　本文最后，提出了TCP實(shí)際傳輸速率的測(cè)試方法，引入均值和方差的概念準(zhǔn)確評(píng)估TCP傳輸速率