万兆以太网接口及链路聚合技术的研究与实现

发布时间：2020-02-26 08:41

【摘要】：随着互联网业务和通信业务的快速增长,用户应用对链路带宽和性能的要求越来越高,千兆以太网已经无法满足人们对网络链路性能的需求。同时随着数据中心的快速发展,数据量急剧增加,数据中心网络中数据的存储和交换面临着很多的问题,如LAN网络和SAN网络的融合、带宽升级等。伴随着这些问题的出现,万兆以太网技术以其优异的性能,逐渐替代了千兆以太网在网络互连中的地位,同时链路聚合技术的实现有效的解决了带宽升级问题。万兆以太网技术实现了10Gb/s速率传输,提高了网络互连带宽,但是在解决数据中心网络互连和数据存储方面,万兆以太网技术还面临SAN网络和LAN网络融合、链路流量处理和带宽等挑战。在升级带宽和维护链路性能方面,链路聚合技术是将现有设备中的多条物理链路聚合成一条逻辑链路,提高链路带宽和性能,但是对流量的均衡等有更高的要求。针对于我们在网络互连和数据存储方面面临的问题,本文主要研究了万兆以太网接口及链路聚合技术,并进行了设计与实现,搭建了测试环境进行功能和性能测试。首先对万兆以太网接口及链路聚合技术的研究背景、研究意义和研究现状做了系统的介绍,就当前的研究难点和解决方案做了对比与分析。然后简单介绍了IEEE 802.3ae协议中万兆以太网接口标准,并结合FC_BB_6协议介绍了介质协调子层和MAC层数据流处理流程,参考链路聚合技术协议,介绍了链路聚合模式和链路聚合子层结构,对聚合负担算法进行了重点介绍。接下来本文针对万兆以太网接口技术设计了支持单通道10Gb/s速率物理层、维护链路建立的介质协调子层和支持SAN网络流量数据无损传输的MAC层,针对链路聚合技术,根据链路聚合设计原则提出了不同的链路流量端口选择方法,实现了聚合链路组的端口配置以及链路流量的均衡处理,并进行了FPGA设计与实现。下一步对本论文的设计做了Modelism功能仿真工作,验证了以太网接口及链路聚合技术总体功能设计。最后介绍了本文设计的万兆以太网接口与CAN卡设备和其他交换机的测试环境、测试步骤和测试结果,并将自研交换机平台与其他交换机平台进行链路聚合组配置,测试链路聚合技术的功能和性能。
【图文】：

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过实现以太网对 FC 报文的承载，使得 FC SAN 网络和以太网 LAN 网络共享数据中心网络基础设施，减少了硬件设备开销。FCoE 采用增强 10G 以太网技术，通过以太网物理传输协议传输 FC 数据，，在维持原有服务的基础上，大幅减少服务器上的网络接口数据，降低功耗、为管理带来方便。数据中心网络拓扑图如图 1-1 所示。

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时与先前以太网标准兼容，保留了 IEEE 802.3[7]协议中的 MAC 层控制协议、以网帧格式、帧间隔和帧大小等。万兆以太网技术以其优良的特性被应用在企业、校园网和宽带城域网以及存储区域网中。万兆以太网接口设计框图如图 2-示。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.11

【参考文献】