發(fā)布時間：2020-12-10 16:55

　　10G以太網(wǎng)與TCP/IP技術推動著分布式數(shù)據(jù)采集領域的快速發(fā)展,而商用10G網(wǎng)絡接口卡局限性大,基于FPGA實現(xiàn)10G以太網(wǎng)TCP/IP已成必然趨勢。受制于TCP/IP的復雜性和高數(shù)據(jù)吞吐率的處理難度,大多數(shù)應用中均采用百兆輕量級協(xié)議棧,回避了繁瑣傳輸控制協(xié)議的設計難題。本文針對這一問題,基于FPGA實現(xiàn)10G以太網(wǎng)TCP/IP邏輯設計,達到高傳輸速率,同時保證了高可靠性和靈活性。論文首先介紹TCP/IP協(xié)議族,在此基礎上深入探究了滑動窗口、超時重傳、慢啟動三個關鍵技術,闡明了TCP可靠性的本質。針對10G以太網(wǎng)TCP服務端設計,本文提出了協(xié)議解析-控制.封裝的設計構思：協(xié)議解析提出一種改進的IP首部校驗和算法,高速解析接收到的以太網(wǎng)報文；協(xié)議控制采用超時和重傳技術保證了TCP的可靠性,使用滑動窗口機制保持了數(shù)據(jù)塊的高速流動,利用慢啟動方法避免了TCP的啟動擁塞；協(xié)議封裝仲裁不同類型報文輸出的優(yōu)先級,確保報文的無沖突發(fā)送。針對TCP面向連接的特殊性,本文提出將Wireshark抓包軟件中TCP客戶端的發(fā)送數(shù)據(jù)作為激勵源的仿真方法,模擬TCP客戶端行為,成功實現(xiàn)了對TCP服務端的全面仿... 

【文章來源】：華中師范大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
    1.3 課題主要工作
    1.4 論文結構
第二章 以太網(wǎng)TCP/IP技術
    2.1 TCP/IP協(xié)議族簡介
        2.1.1 TCP/IP協(xié)議族分層
        2.1.2 IP協(xié)議
        2.1.3 ARP協(xié)議
        2.1.4 ICMP回顯請求/應答協(xié)議
        2.1.5 TCP協(xié)議
    2.2 TCP關鍵技術理論
        2.2.1 滑動窗口協(xié)議
        2.2.2 超時重傳
        2.2.3 慢啟動算法
    2.3 10G以太網(wǎng)物理層技術
        2.3.1 光纖技術簡介
        2.3.2 物理層結構
    2.4 本章小結
第三章 10G以太網(wǎng)TCP/IP邏輯設計
    3.1 10G以太網(wǎng)TCP/IP邏輯結構設計
    3.2 協(xié)議族解析
    3.3 ARP應答
    3.4 TCP服務端設計
        3.4.1 TCP服務器狀態(tài)機
        3.4.2 超時重傳設計
        3.4.3 滑動窗口協(xié)議實現(xiàn)
        3.4.4 慢啟動算法實現(xiàn)
        3.4.5 TCP預讀取校驗和算法與實現(xiàn)
        3.4.6 TCP報文封裝
    3.5 仲裁設計
    3.6 綜合結果
    3.7 本章小結
第四章 10G以太網(wǎng)TCP/IP設計仿真
    4.1 仿真方法
    4.2 ARP應答仿真
    4.3 ICMP回顯應答仿真
    4.4 TCP功能仿真
        4.4.1 TCP連接建立
        4.4.2 TCP數(shù)據(jù)接收
        4.4.3 TCP數(shù)據(jù)發(fā)送
        4.4.4 TCP超時重傳及重傳恢復
        4.4.5 TCP連接斷開
    4.5 本章小結
第五章 功能和傳輸性能系統(tǒng)測試
    5.1 硬件測試平臺簡介
    5.2 TCP/IP功能性測試
        5.2.1 ARP與ICMP回顯應答測試
        5.2.2 TCP數(shù)據(jù)收發(fā)測試
        5.2.3 TCP超時重傳測試
    5.3 TCP性能測試和分析
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文和科研成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于DSP和MCU的自確認氣動執(zhí)行器CAN總線通信系統(tǒng)[J]. 馮志剛,邱猛,田豐.  沈陽航空航天大學學報. 2015(04)
[2]智能醫(yī)療設備中的總線技術探討[J]. 孫志輝,周尚,門述強.  醫(yī)療衛(wèi)生裝備. 2015(04)
[3]光纖CAN總線集線器及其組網(wǎng)研究[J]. 魏豐,潘小虎,曾勇,丁洪林.  儀器儀表學報. 2011(12)
[4]LXI總線接口的設計及其在軍用測試系統(tǒng)中的應用[J]. 徐昕,徐瑋,肖勇.  計算機測量與控制. 2009(10)
[5]嵌入式Internet中TCP/IP協(xié)議棧的研究與設計[J]. 黃文力,馬禮,王玉超.  電腦開發(fā)與應用. 2008(01)
[6]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展與應用[J]. 王琳,商周,王學偉.  電測與儀表. 2004(08)
[7]基于DSP和PCI總線的通信數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]. 阮鵬,張崢.  電子技術應用. 2002(05)
[8]TCP/IP擁塞控制研究[J]. 羅萬明,林闖,閻保平.  計算機學報. 2001(01)

博士論文
[1]TCP/IP網(wǎng)絡擁塞控制策略研究[D]. 王彬.浙江大學 2004

碩士論文
[1]萬兆以太網(wǎng)接口及鏈路聚合技術的研究與實現(xiàn)[D]. 武磊.電子科技大學 2015
[2]基于CAN總線的工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計[D]. 徐子毅.華中科技大學 2013
[3]SOPC技術在道路交通信息采集系統(tǒng)中的應用研究[D]. 葉華.北京交通大學 2009
[4]嵌入式TCP/IP協(xié)議的FPGA實現(xiàn)[D]. 孟俊嶺.西安電子科技大學 2008
[5]IP網(wǎng)絡鏈路利用率測量技術的研究[D]. 劉青.北京郵電大學 2007
[6]嵌入式Internet中輕量級TCP/IP協(xié)議棧的研究與實現(xiàn)[D]. 卿立軍.湖南大學 2004
[7]TCP/IP協(xié)議棧在嵌入式系統(tǒng)中的實現(xiàn)[D]. 公衍輝.哈爾濱工程大學 2003



本文編號：2909040