《抗辐照千兆以太网交换技术研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《抗辐照千兆以太网交换技术研究（91页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、国防科学技术大学 硕士学位论文 抗辐照千兆以太网交换技术研究 姓名：曾超 申请学位级别：硕士 专业：计算机科学与技术 指导教师：窦文华 20091101 国防科学技术大学研究生院硕士学位论文 摘要 随着计算机的普及和网络的不断发展，以太网现在已经取代了令牌环网、光 纤分布式数据接口等局域网技术，成为最主要的局域网技术之一。以太网的数据 传输率已经达到了1 0 G b p s ，在未来的较长的一段时间内仍将是主流的局域网互联 技术，并朝着广域网互联技术方向发展，可以说以太网技术的商业应用前景相当 广阔。 然而，以太网技术并不局限于商业应用。由于这种互联技术具有实现简单、 数据传输速率高等优点，通
2、过适当地改进可运用于工业、国防等应用领域。例如 在工业控制领域方面，对网络的可靠性、实时性方面要求较高，然而工业以太网 已经在工厂自动化、智能交通运输系统、变电站等其他恶劣环境中得到了大规模 应用，并且已经成为了工业控制网络中重要的组成部分之一。 但是面向空间应用的以太网技术仍然属于一个空白。本文从以太网交换的交 换结构、流量控制、可靠性设计等方面出发进行深入的研究。在交换结构方面， 充分研究了现有的交换机所采用的各种交换结构，并且进行了比较分析。然后结 合具体的应用环境提出了满足相应要求的支持指令流传输的优先级交换结构 C I C QP ，并且使用仿真工具O M N e t + + 对其性能
3、进行了模拟分析。 在流量控制方面，首先对比分析了现有的各种流量控制技术，然后研究了以 太网流量控制方式。全双工交换式以太网采用了基于P A U S E 帧的流量控制方式， 是一种针对物理端口的粗粒度流控方法，不支持按以太网帧的用户优先级或者地 址细化的流量控制。当交换机发生拥塞时这种流控方式导致整网性能损失较大， 难以提供较好的服务质量。本文提出了一种细粒度的流量控制方法F E F C ，并使用 仿真工具O M N e t + + 对其进行了比较分析，验证了F E F C 比现有的P A U S E 帧流控方 式的性能更好。 在可靠性设计方面，由于这种网络的应用背景是空间辐照环境，需要考虑单
4、粒子等辐照效应对其数据交换的影响。从提高数据交换的可靠性出发，重点研究 提高交换机内数据流和整网传输的可靠性设计技术。 在本文的最后，提出了套面向该应用环境的交换原型系统设计方案，主要 包含两个部分：抗辐照的千兆交换机和接口卡。本文对该交换系统的总体设计进 行了较为简略的论述。 主题词：空间应用，千兆以太网，交换技术，交换结构，流量控制，辐照效 应，可靠性设计 第i 页 国防科学技术大学研究生院硕士学位论文 A B S T R A C T W i t l lt h ep o p u l a r i z a t i o no fc o m p u t e r sa n dt h ec o n t
5、 i n u o u sd e v e l o p m e n tn e t w o r k s ， E t h e m e th a sn o wr e p l a c e dt h eT o k e nR i n gn e t w o r k , F i b e rD i s t r i b u t e dD a t aI n t e r f a c e s u c h 嬲L i n t e r c o n n e c tt e c h n o l o g i e s ，a n db e c o m et h em o s ti m p o r t a n to n eo ft h eL
6、A N i n t e r c o n n e c tt e c h n o l o g i e s E t h e m e t Sd a t at r a n s f e rr a t eh a sr e a c h e d10 G b p s ，a n di na l o n gp e r i o do ft h ef u t u r ei tw i l lr e m a i nt h em a i n s t r e a mo f L A N s I ti sa l s og o i n gt o w a r d s t h ed i r e c t i o no fW L A Ni n
7、 t e r c o n n e c tt e c h n o l o g y S oi tC a nb es a i dt h a tt h eo u t l o o ko ft h e c o m m e r c i a lu s eo fE t h e m e ti sr a t h e rW 1 d e H o w e v e r , t h ee t h e m e tt e c h n o l o g yi sn o tl i m i t e dt ot h ec o m m e r c i a lu s e ，w h i c hi s s i m p l ea n dh a sh
8、 i 曲d a t at r a n s f e rr a t ea d v a n t a g e T h r o u g hb e i n gi m p r o v e ds u i t a b l y , i t m a ya l s ob ea p p l i e dt oi n d u s t r y , n a t i o n a ld e f e n s ea n do t h e ra p p l i c a t i o n s F o re x a m p l ei n t h ei n d u s t r i a lc o n t r o ld o m a i nw i t
9、 ht h er e q u e s t so fn e t w o r kr e l i a b i l i t ya n dh i 曲r e a l t i m e d e m a n d ，h o w e v e rt h ei n d u s t r ye t h e m e ta l r e a d yh a sb e e na p p l i e di nt h ef a c t o r y a u t o m a t i o n , t h ei n t e l l i g e n c et r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ，s u b
10、s t a t i o n sa n do t h e rh a r s h e n v i r o n m e n t s H o w e v e r , E t h e m e tt e c h n o l o g yf o ra e r o s p a c ea p p l i c a t i o n si ss t i l lb l a n k I nt h i s p a p e r , t h es w i t c h i n gf a b r i co fE t h e m e ts w i t c h ，f l o wc o n t r o l ，r e l i a b i l
11、 i t yd e s i g n ，S Oa st o s e to f fo ni n - d e p t hs t u d y I nt h es w i t c h i n gf a b r i ca s p e c Lw es t u d yd e e p l yav a r i e t yo f e x i s t i n g s w i t c hf a b r i c s ，a n dc o n d u c t e dac o m p a r a t i v e a n a l y s i s I n t h e s p e c i f i c a p p l i c a t
12、i o ne n v i r o n m e n t ，w i t ht h en e e dt om e e tt h ec o r r e s p o n d i n gr e q u i r e m e n t so ft h e i n s t r u c t i o ns t r e a m ，w ep r o p o s eas w i t c h i n gf a b r i cC I C Q - Ps u p p o r t i n gt h ep r i o r i t y s w i t c h i n g ，a n du s es i m u l a t i o nt o
13、 o l sO M N e t + + f o ri t sp e r f o r m a n c ei ns i m u l a t i o n a n a l y s i s I nt h ef l o wc o n t r o la s p e c t ，f i r s t l y , w ec o m p a r et h ee x i s t i n gv a r i e t yo ff l o wc o n t r o l t e c h n o l o g i e s ，a n dt h e ns t u d yt h eE t h e r n e tf l o wc o n t
14、 r o lm e c h a n i s m s I nf u l l - d u p l e x s w i t c h e dE t h e r n e t ，P A U S Ef r a m e b a s e df l o wc o n t r o li sac o a r s e g r a i n e df l o wc o n t r o l m e c h a n i s mt o w a r d st h ep o r t I td o e sn o ts u p p o r tt h ef i n e g r a i n e df l o wc o n t r o lb
15、a s e do n u s e rp r i o r i t i e sa n dM A Ca d d r e s s e s ，w h i c hr e s u l t si nl a r g el o s si ns w i t c h i n gp e r f o r m a n c e a n di su n a b l et op r o v i d eb e t t e rQ o S T h e r e f o r e ，w ep r o p o s eaf i n e - g r a i n e df l o wc o n t r o l m e c h a n i s mc
16、a l l e dF E F C ，a n du s et h es i m u l a t i o nt o o lO M N e t + + f o ra n a l y s i st op r o v e t h a tF E F Cm e a n sb e t t e rp e r f o r m a n c ec o m p a r e dt ot h ee x i s t i n gP A U S Ef r a m ef l o w c o n t r 0 1 I n t h er e l i a b i l i t yd e s i g na s p e c t ，b e c a u s eo ft h eb a c k g r o u n do fs p a c er a d i a t i o n e n v i r o n m e n t , w en e e dt oc o n s i d e rr a d i a t i o ne f f e c t ss u c h 硒s i n g l ee v e n
