10G以太网TCP/IP逻辑设计与FPGA实现
发布时间：2020-12-10 16:55
10G以太网与TCP/IP技术推动着分布式数据采集领域的快速发展,而商用10G网络接口卡局限性大,基于FPGA实现10G以太网TCP/IP已成必然趋势。受制于TCP/IP的复杂性和高数据吞吐率的处理难度,大多数应用中均采用百兆轻量级协议栈,回避了繁琐传输控制协议的设计难题。本文针对这一问题,基于FPGA实现10G以太网TCP/IP逻辑设计,达到高传输速率,同时保证了高可靠性和灵活性。论文首先介绍TCP/IP协议族,在此基础上深入探究了滑动窗口、超时重传、慢启动三个关键技术,阐明了TCP可靠性的本质。针对10G以太网TCP服务端设计,本文提出了协议解析-控制.封装的设计构思：协议解析提出一种改进的IP首部校验和算法,高速解析接收到的以太网报文；协议控制采用超时和重传技术保证了TCP的可靠性,使用滑动窗口机制保持了数据块的高速流动,利用慢启动方法避免了TCP的启动拥塞；协议封装仲裁不同类型报文输出的优先级,确保报文的无冲突发送。针对TCP面向连接的特殊性,本文提出将Wireshark抓包软件中TCP客户端的发送数据作为激励源的仿真方法,模拟TCP客户端行为,成功实现了对TCP服务端的全面仿...
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要工作
1.4 论文结构
第二章 以太网TCP/IP技术
2.1 TCP/IP协议族简介
2.1.1 TCP/IP协议族分层
2.1.2 IP协议
2.1.3 ARP协议
2.1.4 ICMP回显请求/应答协议
2.1.5 TCP协议
2.2 TCP关键技术理论
2.2.1 滑动窗口协议
2.2.2 超时重传
2.2.3 慢启动算法
2.3 10G以太网物理层技术
2.3.1 光纤技术简介
2.3.2 物理层结构
2.4 本章小结
第三章 10G以太网TCP/IP逻辑设计
3.1 10G以太网TCP/IP逻辑结构设计
3.2 协议族解析
3.3 ARP应答
3.4 TCP服务端设计
3.4.1 TCP服务器状态机
3.4.2 超时重传设计
3.4.3 滑动窗口协议实现
3.4.4 慢启动算法实现
3.4.5 TCP预读取校验和算法与实现
3.4.6 TCP报文封装
3.5 仲裁设计
3.6 综合结果
3.7 本章小结
第四章 10G以太网TCP/IP设计仿真
4.1 仿真方法
4.2 ARP应答仿真
4.3 ICMP回显应答仿真
4.4 TCP功能仿真
4.4.1 TCP连接建立
4.4.2 TCP数据接收
4.4.3 TCP数据发送
4.4.4 TCP超时重传及重传恢复
4.4.5 TCP连接断开
4.5 本章小结
第五章 功能和传输性能系统测试
5.1 硬件测试平台简介
5.2 TCP/IP功能性测试
5.2.1 ARP与ICMP回显应答测试
5.2.2 TCP数据收发测试
5.2.3 TCP超时重传测试
5.3 TCP性能测试和分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文和科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP和MCU的自确认气动执行器CAN总线通信系统[J]. 冯志刚,邱猛,田丰. 沈阳航空航天大学学报. 2015(04)
[2]智能医疗设备中的总线技术探讨[J]. 孙志辉,周尚,门述强. 医疗卫生装备. 2015(04)
[3]光纤CAN总线集线器及其组网研究[J]. 魏丰,潘小虎,曾勇,丁洪林. 仪器仪表学报. 2011(12)
[4]LXI总线接口的设计及其在军用测试系统中的应用[J]. 徐昕,徐玮,肖勇. 计算机测量与控制. 2009(10)
[5]嵌入式Internet中TCP/IP协议栈的研究与设计[J]. 黄文力,马礼,王玉超. 电脑开发与应用. 2008(01)
[6]数据采集系统的发展与应用[J]. 王琳,商周,王学伟. 电测与仪表. 2004(08)
[7]基于DSP和PCI总线的通信数据采集系统[J]. 阮鹏,张峥. 电子技术应用. 2002(05)
[8]TCP/IP拥塞控制研究[J]. 罗万明,林闯,阎保平. 计算机学报. 2001(01)
博士论文
[1]TCP/IP网络拥塞控制策略研究[D]. 王彬.浙江大学 2004
硕士论文
[1]万兆以太网接口及链路聚合技术的研究与实现[D]. 武磊.电子科技大学 2015
[2]基于CAN总线的工业现场数据采集系统设计[D]. 徐子毅.华中科技大学 2013
[3]SOPC技术在道路交通信息采集系统中的应用研究[D]. 叶华.北京交通大学 2009
[4]嵌入式TCP/IP协议的FPGA实现[D]. 孟俊岭.西安电子科技大学 2008
[5]IP网络链路利用率测量技术的研究[D]. 刘青.北京邮电大学 2007
[6]嵌入式Internet中轻量级TCP/IP协议栈的研究与实现[D]. 卿立军.湖南大学 2004
[7]TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的实现[D]. 公衍辉.哈尔滨工程大学 2003
本文编号：2909040
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要工作
1.4 论文结构
第二章 以太网TCP/IP技术
2.1 TCP/IP协议族简介
2.1.1 TCP/IP协议族分层
2.1.2 IP协议
2.1.3 ARP协议
2.1.4 ICMP回显请求/应答协议
2.1.5 TCP协议
2.2 TCP关键技术理论
2.2.1 滑动窗口协议
2.2.2 超时重传
2.2.3 慢启动算法
2.3 10G以太网物理层技术
2.3.1 光纤技术简介
2.3.2 物理层结构
2.4 本章小结
第三章 10G以太网TCP/IP逻辑设计
3.1 10G以太网TCP/IP逻辑结构设计
3.2 协议族解析
3.3 ARP应答
3.4 TCP服务端设计
3.4.1 TCP服务器状态机
3.4.2 超时重传设计
3.4.3 滑动窗口协议实现
3.4.4 慢启动算法实现
3.4.5 TCP预读取校验和算法与实现
3.4.6 TCP报文封装
3.5 仲裁设计
3.6 综合结果
3.7 本章小结
第四章 10G以太网TCP/IP设计仿真
4.1 仿真方法
4.2 ARP应答仿真
4.3 ICMP回显应答仿真
4.4 TCP功能仿真
4.4.1 TCP连接建立
4.4.2 TCP数据接收
4.4.3 TCP数据发送
4.4.4 TCP超时重传及重传恢复
4.4.5 TCP连接断开
4.5 本章小结
第五章 功能和传输性能系统测试
5.1 硬件测试平台简介
5.2 TCP/IP功能性测试
5.2.1 ARP与ICMP回显应答测试
5.2.2 TCP数据收发测试
5.2.3 TCP超时重传测试
5.3 TCP性能测试和分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文和科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP和MCU的自确认气动执行器CAN总线通信系统[J]. 冯志刚,邱猛,田丰. 沈阳航空航天大学学报. 2015(04)
[2]智能医疗设备中的总线技术探讨[J]. 孙志辉,周尚,门述强. 医疗卫生装备. 2015(04)
[3]光纤CAN总线集线器及其组网研究[J]. 魏丰,潘小虎,曾勇,丁洪林. 仪器仪表学报. 2011(12)
[4]LXI总线接口的设计及其在军用测试系统中的应用[J]. 徐昕,徐玮,肖勇. 计算机测量与控制. 2009(10)
[5]嵌入式Internet中TCP/IP协议栈的研究与设计[J]. 黄文力,马礼,王玉超. 电脑开发与应用. 2008(01)
[6]数据采集系统的发展与应用[J]. 王琳,商周,王学伟. 电测与仪表. 2004(08)
[7]基于DSP和PCI总线的通信数据采集系统[J]. 阮鹏,张峥. 电子技术应用. 2002(05)
[8]TCP/IP拥塞控制研究[J]. 罗万明,林闯,阎保平. 计算机学报. 2001(01)
博士论文
[1]TCP/IP网络拥塞控制策略研究[D]. 王彬.浙江大学 2004
硕士论文
[1]万兆以太网接口及链路聚合技术的研究与实现[D]. 武磊.电子科技大学 2015
[2]基于CAN总线的工业现场数据采集系统设计[D]. 徐子毅.华中科技大学 2013
[3]SOPC技术在道路交通信息采集系统中的应用研究[D]. 叶华.北京交通大学 2009
[4]嵌入式TCP/IP协议的FPGA实现[D]. 孟俊岭.西安电子科技大学 2008
[5]IP网络链路利用率测量技术的研究[D]. 刘青.北京邮电大学 2007
[6]嵌入式Internet中轻量级TCP/IP协议栈的研究与实现[D]. 卿立军.湖南大学 2004
[7]TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的实现[D]. 公衍辉.哈尔滨工程大学 2003
本文编号：2909040
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2909040.html
