本文選題：R~2UDP　切入點：協(xié)議棧　出處：《太原理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：在安裝尺寸受限且計算密集的應用場合,FPGA平臺具有不可替代的優(yōu)勢。一個實現(xiàn)了網(wǎng)絡協(xié)議棧的IP核可以有效地卸載CPU繁重的網(wǎng)絡負擔,其需求日益急迫。由于TCP協(xié)議或可靠UDP協(xié)議的計算復雜性過高,目前尚無相應的FPGA解決方案。業(yè)界現(xiàn)有的UDP協(xié)議棧IP核,因其固有屬性不能保證通信質(zhì)量,無法滿足需要可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋姸鄳脠龊?諸如物聯(lián)網(wǎng)Io T節(jié)點,工業(yè)控制的分布式數(shù)據(jù)采集應用,存儲陣列的i SCSI通道,以及本實驗室提出的可堆疊存儲介質(zhì)陣列方案等。鑒于這些應用場景都是主/從(Host/Slave)式的網(wǎng)絡結構,且節(jié)點屬性都相對穩(wěn)定,即節(jié)點所擁有的客戶端/服務器角色在生命周期內(nèi)固定不變,因此可以采用相對簡化的網(wǎng)絡傳輸協(xié)議,進而分別簡化實現(xiàn)為IP核部署在集成電路芯片中,作為CPU的功能部件驅動使用,本項目致力于實現(xiàn)此目標。本質(zhì)上,TCP協(xié)議或可靠UDP協(xié)議必須滿足以太網(wǎng)的對等P2P(Peer to Peer)結構的特點,而在主從Host/Slave結構中,服務器的從節(jié)點角色的屬性始終不會改變,因此可以根據(jù)節(jié)點屬性去除協(xié)議棧的那些不必要的部分,大大簡化后使其易于實現(xiàn)在FPGA中。本論文認真仔細地分析了TCP協(xié)議和可靠UDP協(xié)議,從協(xié)議棧中分離出相關于可靠傳輸?shù)牟糠至鞒?并將其劃分為主節(jié)點操作流程、從節(jié)點操作流程以及主/從節(jié)點兼容性的三部分內(nèi)容。其中主節(jié)點和從節(jié)點的操作流程,除了前者發(fā)送命令而后者發(fā)送狀態(tài)之外,其余包括數(shù)據(jù)傳輸和校驗部分的流程極為相近。在此基礎上,去除相關主/從節(jié)點兼容性的部分內(nèi)容后,分別提出了主節(jié)點IP核以及從節(jié)點IP核的解決方案,分別部署在客戶端(主機端)和陣列服務器(設備端),形成了簡化的可靠UDP協(xié)議�！猂~2UDP的基本架構。本文設計的R~2UDP協(xié)議�？梢詫崿F(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包在傳輸過程中的握手連接、漏發(fā)重發(fā)、出錯重發(fā)、重復丟棄、流量控制等保證數(shù)據(jù)可靠性傳輸?shù)墓δ?在對傳統(tǒng)的可靠UDP協(xié)議的控制機制的運作流程進行相應的改進基礎上,進一步增強了數(shù)據(jù)處理的可靠性。R~2UDP協(xié)議棧以TCP/IP網(wǎng)絡參考模型為基礎,在深入分析相關協(xié)議的基礎上,在FPGA當中采用自上而下的層次化和模塊化的設計方案,對網(wǎng)絡的各層進行了模塊化的設計,物理層和鏈路層通過以太網(wǎng)控制器與GMII接口和物理層芯片相連,從而實現(xiàn)物理鏈路上網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送功能。FPGA中的各層協(xié)議模塊彼此獨立完成本層協(xié)議的數(shù)據(jù)報文的封裝和拆封解析工作,由相應的校驗機制來完成傳輸數(shù)據(jù)正確性的檢驗,由接收端的數(shù)據(jù)包序號檢測模塊完成數(shù)據(jù)完整性的檢驗,由狀態(tài)機控制模塊進行數(shù)據(jù)處理流程的控制,由數(shù)據(jù)通道來實現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同層次間的傳輸。在此基礎上,本文對Linux系統(tǒng)下運行的UDP/IP協(xié)議作了必要的簡單修改,給出了相應的網(wǎng)絡內(nèi)核功能模塊設計,可以使傳統(tǒng)CPU作為客戶端訪問存儲陣列時,無縫對接R~2UDP的設備端。在FPGA上設計實現(xiàn)R~2UDP協(xié)議棧,采用Xilinx公司的ISE開發(fā)工具和硬件測試平臺,經(jīng)過對R~2UDP硬件協(xié)議模塊進行分層仿真測試和板級調(diào)試驗證,本文所設計的R~2UDP協(xié)議�？梢院芎玫卦贔PGA設備中進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的傳輸,同時有效避免了所傳輸數(shù)據(jù)的報文丟失及數(shù)據(jù)出錯,達到了設計目的。
[Abstract]:This paper carefully analyzes TCP protocol and reliable UDP protocol , which can not meet the requirement of reliable data transmission . In essence , TCP protocol or reliable UDP protocol can not meet the requirement of reliable data transmission . In essence , TCP protocol or reliable UDP protocol can realize the function of reliable transmission of data . The verification of the correctness of the transmission data is completed by the corresponding checking mechanism . The data packet sequence number detection module of the receiving end performs the test of the data integrity , the data processing flow control is carried out by the state machine control module , and the data channel is used to realize the transmission of the data between different levels .

【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN915.04;TN791

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 裴朝;李華;馬明禮;;一種嵌入式系統(tǒng)UDPIP協(xié)議棧的優(yōu)化設計[J];電子技術應用;2011年12期

2 李威;殷志堅;;ZLIP TCP/IP協(xié)議棧在嵌入式系統(tǒng)中的應用[J];單片機與嵌入式系統(tǒng)應用;2013年12期

3 謝雪松,胡長陽;基于驅動程序的協(xié)議棧設計[J];電子工程師;2000年04期

4 郝京宇,黃建華,賈風根;協(xié)議棧的實現(xiàn)方法[J];計算機工程;2004年14期

5 何友鳴,郭凱紅;協(xié)議棧內(nèi)部非阻塞通信的一種實現(xiàn)策略[J];計算機系統(tǒng)應用;2005年08期

6 李偉;;基于協(xié)議棧的移動性技術對比分析[J];江蘇通信技術;2006年06期

7 王�；�;楊斌;;Linux TCP/IP協(xié)議棧的設計及實現(xiàn)特點[J];云南民族大學學報(自然科學版);2007年01期

8 宋麗華;張曉彤;王沁;郭艷飛;;嵌入式協(xié)議�？芍貥嬓苑治雠c設計實現(xiàn)[J];計算機科學;2007年09期

9 李慶江;;基于LwIP協(xié)議棧的嵌入式Web服務器的設計及實現(xiàn)[J];山東輕工業(yè)學院學報(自然科學版);2008年04期

10 孟浩;;一種通用嵌入式Web服務器精簡協(xié)議棧的設計與實現(xiàn)[J];科技資訊;2008年34期

相關會議論文 前10條

1 鄭杰;屈玉貴;趙保華;;嵌入式無線傳感器網(wǎng)絡自組織通信協(xié)議棧[A];中國通信學會通信軟件技術委員會2009年學術會議論文集[C];2009年

2 尹澤明;王紅熳;楊放春;;SyncML協(xié)議的研究與軟件實現(xiàn)[A];第九屆全國青年通信學術會議論文集[C];2004年

3 魏振春;石小蘭;韓江洪;李正榮;;嵌入式系統(tǒng)中IPv6協(xié)議棧的研究[A];計算機技術與應用進展——全國第17屆計算機科學與技術應用（CACIS）學術會議論文集（下冊）[C];2006年

4 王彩蓮;郭志強;;嵌入式TCP/IP協(xié)議棧在指揮網(wǎng)絡中的實現(xiàn)[A];AECC專題學術研討會論文集[C];2007年

5 張亞魁;魏臻;劉征宇;;輕量級嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的設計與實現(xiàn)[A];全國第20屆計算機技術與應用學術會議(CACIS·2009)暨全國第1屆安全關鍵技術與應用學術會議論文集（下冊）[C];2009年

6 徐遠鈿;蘇愛國;;3G移動網(wǎng)絡中TCP協(xié)議的研究[A];2003’中國通信學會無線及移動通信委員會學術年會論文集[C];2003年

7 白逸之;李星;;H.323協(xié)議棧實現(xiàn)的關鍵技術[A];2002海峽兩岸三地無線科技研討會論文集[C];2002年

8 趙欣;時向泉;吳純青;;支持TCP/IP卸載引擎的協(xié)議棧的設計與實現(xiàn)[A];2006年全國開放式分布與并行計算機學術會議論文集（三）[C];2006年

9 宋巖;徐皚冬;;ISO11783協(xié)議棧測試[A];2007'儀表，，自動化及先進集成技術大會論文集（二）[C];2007年

10 韋安;劉國平;;工業(yè)實時TCP/IP協(xié)議棧的研究與開發(fā)[A];第16屆中國過程控制學術年會暨第4屆全國故障診斷與安全性學術會議論文集[C];2005年

相關重要報紙文章 前9條

1 ;東軟藍牙核心協(xié)議棧通過SIG認證[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2002年

2 楊帆;IPv6喜憂參半[N];中國計算機報;2002年

3 費雪;IPv6商用不再縹緲[N];中國計算機報;2006年

4 東南大學WAP研究小組;WAP:Internet與無線網(wǎng)絡的結合[N];計算機世界;2000年

5 中國電信股份有限公司北京研究院 強磊;SIP協(xié)議在未來網(wǎng)絡中的廣泛應用[N];人民郵電;2006年

6 強磊;下一代網(wǎng)絡中SIP協(xié)議的應用[N];人民郵電;2005年

7 朱坤;WAP技術你知道多少[N];中國計算機報;2000年

8 崔亞遠;ZigBee供應商 四大領域斗法[N];中國電子報;2007年

9 本報記者 楊汛;IVT：藍牙門外漢到產(chǎn)業(yè)先行者[N];北京日報;2010年

相關博士學位論文 前2條

1 陳輝;控制網(wǎng)絡節(jié)點通信協(xié)議棧可重構自組織研究[D];華中科技大學;2011年

2 傅建慶;面向3G-WLAN互聯(lián)網(wǎng)絡的安全協(xié)議研究[D];浙江大學;2010年

相關碩士學位論文 前10條

1 熊小琳;WSN輕量級IP協(xié)議棧的設計和實現(xiàn)[D];電子科技大學;2015年

2 劉明城;節(jié)點間輕量級通信協(xié)議棧的設計與研究[D];電子科技大學;2015年

3 孟珞珈;基于FPGA的千兆網(wǎng)通信協(xié)議棧實現(xiàn)技術研究[D];電子科技大學;2014年

4 鄢遇祥;無線傳感器網(wǎng)絡通信協(xié)議棧的研究與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2014年

5 麥棟;基于油田RTU的IPV6協(xié)議設計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2014年

6 毛守德;數(shù)字化油田建設中底層設備TCP/IP協(xié)議棧的設計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2014年

7 涂秉磊;嵌入式SIP協(xié)議棧優(yōu)化實現(xiàn)技術研究[D];東北大學;2014年

8 吳承;用戶態(tài)IPSec協(xié)議棧的研究與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學;2014年

9 向仲明;基于MODBUS協(xié)議棧的數(shù)控應用軟件系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2014年

10 王加懂;無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點協(xié)議棧的設計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2014年

本文編號：1675229