發(fā)布時(shí)間：2020-12-10 16:55

　　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(lì)源的仿真方法,模擬TCP客戶端行為,成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)TCP服務(wù)端的全面仿... 

【文章來(lái)源】：華中師范大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 課題主要工作
    1.4 論文結(jié)構(gòu)
第二章 以太網(wǎng)TCP/IP技術(shù)
    2.1 TCP/IP協(xié)議族簡(jiǎn)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(qǐng)求/應(yīng)答協(xié)議
        2.1.5 TCP協(xié)議
    2.2 TCP關(guān)鍵技術(shù)理論
        2.2.1 滑動(dòng)窗口協(xié)議
        2.2.2 超時(shí)重傳
        2.2.3 慢啟動(dòng)算法
    2.3 10G以太網(wǎng)物理層技術(shù)
        2.3.1 光纖技術(shù)簡(jiǎn)介
        2.3.2 物理層結(jié)構(gòu)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 10G以太網(wǎng)TCP/IP邏輯設(shè)計(jì)
    3.1 10G以太網(wǎng)TCP/IP邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.2 協(xié)議族解析
    3.3 ARP應(yīng)答
    3.4 TCP服務(wù)端設(shè)計(jì)
        3.4.1 TCP服務(wù)器狀態(tài)機(jī)
        3.4.2 超時(shí)重傳設(shè)計(jì)
        3.4.3 滑動(dòng)窗口協(xié)議實(shí)現(xiàn)
        3.4.4 慢啟動(dòng)算法實(shí)現(xiàn)
        3.4.5 TCP預(yù)讀取校驗(yàn)和算法與實(shí)現(xiàn)
        3.4.6 TCP報(bào)文封裝
    3.5 仲裁設(shè)計(jì)
    3.6 綜合結(jié)果
    3.7 本章小結(jié)
第四章 10G以太網(wǎng)TCP/IP設(shè)計(jì)仿真
    4.1 仿真方法
    4.2 ARP應(yīng)答仿真
    4.3 ICMP回顯應(yīng)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(shí)重傳及重傳恢復(fù)
        4.4.5 TCP連接斷開(kāi)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 功能和傳輸性能系統(tǒng)測(cè)試
    5.1 硬件測(cè)試平臺(tái)簡(jiǎn)介
    5.2 TCP/IP功能性測(cè)試
        5.2.1 ARP與ICMP回顯應(yīng)答測(cè)試
        5.2.2 TCP數(shù)據(jù)收發(fā)測(cè)試
        5.2.3 TCP超時(shí)重傳測(cè)試
    5.3 TCP性能測(cè)試和分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于DSP和MCU的自確認(rèn)氣動(dòng)執(zhí)行器CAN總線通信系統(tǒng)[J]. 馮志剛,邱猛,田豐.  沈陽(yáng)航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(04)
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博士論文
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碩士論文
[1]萬(wàn)兆以太網(wǎng)接口及鏈路聚合技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 武磊.電子科技大學(xué) 2015
[2]基于CAN總線的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 徐子毅.華中科技大學(xué) 2013
[3]SOPC技術(shù)在道路交通信息采集系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D]. 葉華.北京交通大學(xué) 2009
[4]嵌入式TCP/IP協(xié)議的FPGA實(shí)現(xiàn)[D]. 孟俊嶺.西安電子科技大學(xué) 2008
[5]IP網(wǎng)絡(luò)鏈路利用率測(cè)量技術(shù)的研究[D]. 劉青.北京郵電大學(xué) 2007
[6]嵌入式Internet中輕量級(jí)TCP/IP協(xié)議棧的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 卿立軍.湖南大學(xué) 2004
[7]TCP/IP協(xié)議棧在嵌入式系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)[D]. 公衍輝.哈爾濱工程大學(xué) 2003



本文編號(hào)：2909040