本文關(guān)鍵詞：FC和萬兆以太網(wǎng)橋接及相關(guān)IP核設(shè)計

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【摘要】：網(wǎng)絡(luò)存儲解決方案一般依托于光纖通道(Fibre Channel, FC)協(xié)議或以太網(wǎng)協(xié)議技術(shù)。其中,FC憑借著高性能、高可靠性和高可擴(kuò)展性等特點,占據(jù)了傳統(tǒng)高端網(wǎng)絡(luò)存儲產(chǎn)品市場,而以太網(wǎng)以其簡單靈活、高性價比的優(yōu)勢擁有眾多中低端的存儲產(chǎn)品。隨著萬兆以太網(wǎng)的布局,兩種不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)給網(wǎng)絡(luò)存儲用戶的產(chǎn)品升級帶來了風(fēng)險和不確定性。因此,為了更好地促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)存儲市場的發(fā)展,統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、實現(xiàn)FC和萬兆以太網(wǎng)的橋接已是網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。本文的主要目標(biāo)是研究4G FC和萬兆以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)橋接,設(shè)計和實現(xiàn)了協(xié)議轉(zhuǎn)換的硬件IP核。本文首先研究FC協(xié)議、萬兆以太網(wǎng)上FCoE和UDP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)模型,確定FC和UDP協(xié)議轉(zhuǎn)換的層次為FC-2層；接著分析設(shè)計了兩個網(wǎng)絡(luò)橋接系統(tǒng)的硬件電路；然后基于硬件FPGA (Field-Programmable Gate Array)設(shè)計了FC和FCoE協(xié)議、FC和UDP協(xié)議相互轉(zhuǎn)換的IP核,實現(xiàn)了協(xié)議的線速率轉(zhuǎn)換；最后構(gòu)建測試環(huán)境來測試FC和萬兆以太網(wǎng)橋接系統(tǒng)的功能和性能。實驗最終的測試結(jié)果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)：FC和FCoE協(xié)議、FC和UDP協(xié)議轉(zhuǎn)換的速率接近線速率。其中FC和FCoE相互轉(zhuǎn)換最大帶寬為393.4MB/s,效率為97.1%,FC和UDP轉(zhuǎn)換最大帶寬為387.8MB/s,效率為95.7%,達(dá)到了4GFC傳輸帶寬的要求；其他類型數(shù)據(jù)包都存在相應(yīng)的有效鏈路,同時實現(xiàn)了橋接表的軟件配置功能,保證整體功能的可配置性。
【關(guān)鍵詞】：FC協(xié)議 萬兆以太網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)橋接 電路設(shè)計 協(xié)議轉(zhuǎn)換
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP393.11
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 緒論13-17
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀14-15
• 1.3 論文主要內(nèi)容15-17
• 2 FC與萬兆以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究17-28
• 2.1 FC協(xié)議17-21
• 2.1.1 FC協(xié)議簡介17
• 2.1.2 FC協(xié)議的層次結(jié)構(gòu)17-19
• 2.1.3 FC-2層幀、序列和尋址的研究19-21
• 2.2 兆以太網(wǎng)協(xié)議研究21-25
• 2.2.1 FCoE協(xié)議數(shù)據(jù)幀格式21-23
• 2.2.2 UDP協(xié)議23-25
• 2.3 FC和以太網(wǎng)UDP協(xié)議類比25
• 2.4 本章小結(jié)25-28
• 3 橋接系統(tǒng)硬件電路設(shè)計及協(xié)議轉(zhuǎn)換分析28-46
• 3.1 功能概述28-30
• 3.2 橋接板電路的設(shè)計和實現(xiàn)30-38
• 3.2.1 高速電路設(shè)計30-32
• 3.2.2 板級存儲設(shè)計32-34
• 3.2.3 時鐘、復(fù)位和配置電路的設(shè)計34-35
• 3.2.4 電源方案的設(shè)計35-38
• 3.2.5 調(diào)試接口的設(shè)計38
• 3.3 協(xié)議轉(zhuǎn)換的技術(shù)研究和分析38-45
• 3.3.1 FC和萬兆以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換39-40
• 3.3.2 FC和FCoE協(xié)議轉(zhuǎn)換40-41
• 3.3.3 高效軟硬件協(xié)同處理41-42
• 3.3.4 FC和UDP協(xié)議轉(zhuǎn)換42-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 4 硬件邏輯設(shè)計和相關(guān)IP核實現(xiàn)46-68
• 4.1 數(shù)據(jù)鏈路分析及時鐘域劃分46-48
• 4.1.1 按接口功能來分46-47
• 4.1.2 按數(shù)據(jù)流方向來分47-48
• 4.1.3 用戶時鐘域劃分48
• 4.2 萬兆以太網(wǎng)過濾轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計48-57
• 4.2.1 模塊劃分及工作流程48-50
• 4.2.2 萬兆以太網(wǎng)接收過濾模塊50-55
• 4.2.3 FCoE轉(zhuǎn)FC、UDP轉(zhuǎn)FC橋接模塊設(shè)計55-56
• 4.2.4 FC發(fā)送模塊設(shè)計56-57
• 4.3 FC轉(zhuǎn)換混合模塊設(shè)計57-65
• 4.3.1 模塊劃分及工作流程58-59
• 4.3.2 FC接收模塊設(shè)計59-60
• 4.3.3 FC轉(zhuǎn)FCoE、FC轉(zhuǎn)UDP橋接模塊設(shè)計60-64
• 4.3.4 萬兆以太網(wǎng)混合發(fā)送模塊設(shè)計64-65
• 4.4 查表模塊設(shè)計65-66
• 4.5 軟硬件交互66-67
• 4.6 本章小結(jié)67-68
• 5 驗證與測試結(jié)果分析68-83
• 5.1 FC和FCoE相互轉(zhuǎn)換測試68-74
• 5.1.1 測試環(huán)境搭建68-69
• 5.1.2 鏈路正確性69-72
• 5.1.3 最大有效帶寬72-73
• 5.1.4 轉(zhuǎn)換時延73-74
• 5.2 FC和UDP相互轉(zhuǎn)換測試74-82
• 5.2.1 測試環(huán)境搭建74-75
• 5.2.2 鏈路正確性75-80
• 5.2.3 最大有效帶寬80-81
• 5.2.4 轉(zhuǎn)換時延81-82
• 5.3 本章小結(jié)82-83
• 6 結(jié)論與展望83-85
• 6.1 結(jié)論83-84
• 6.2 展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-88
• 作者簡歷88

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本文編號：945091