Windows下与硬件无关的网卡冗余热备的研究与设计

发布时间：2020-06-30 21:27

【摘要】： 当今社会对信息化的需求越来越广泛和迫切,随之而来的是对网络的安全性、可靠性和实时性的要求也越来越高。网络系统的冗余热备增强了网络传输的可靠性。实现热备网络的核心之一是在计算机内实现双网卡的冗余热备,即两块网卡中只有一块主网卡通信,双网卡冗余热备系统实时检测主网卡及其链路,当出现故障后自动将备用网卡切换为主网卡工作。热备切换与上层应用程序无关,并且切换过程不影响应用程序的网络通信。 论文利用Windows操作系统与网卡驱动程序通信的接口标准NDIS,所研究设计的Windows系统下的双网卡冗余热备系统,实现了与具体网卡硬件无关的双网卡冗余热备功能。主要内容如下: (1)论文首先分析对比了Windows操作系统网络体系结构、OSI模型和TCP/IP协议,深入分析了网络通信的实现机制。 (2)分析了双网卡冗余热备系统的基本功能需求,热备切换的关键过程主要包括:切换前后两块网卡共用一个IP地址;实时检测网卡及其链路故障并且能够自动热备切换;实现双网卡的绑定;物理地址不随网卡的切换而改变。通过分析以上关键过程,确定了通过截获并修改Windows数据包的方法来实现网卡切换前后共用一个IP地址,达到网卡热备切换的目标。通过分析比较Windows下用户模式和内核模式网络编程的优缺点,确定了采用中间层驱动程序进行系统设计。详细分析了中间层驱动程序的层次结构、框架和数据包操作。 (3)创新性地利用中间层驱动程序的优势位置截获并修改发送和接收的数据包,实现了绑定的两块网卡使用同一个IP地址;利用中间层驱动程序绑定了双网卡,并且能够控制绑定的主备关系;利用微端口驱动程序管理维护网卡信息的功能,实现实时故障检测,同时结合它提供的LBFO机制,实现了网卡之间的自动切换;网卡切换后,利用微端口驱动程序查询和设置网卡信息的功能,将新的主网卡物理地址设置为原来主网卡的物理地址,用来减少建立新链路的时间。 (4)利用系统可靠性理论分析了冗余热备网络系统的可靠性安全性指标。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP334.7
【图文】：

设置为备用网卡，同时修改ADAPT结构中的备用网卡标志Issecondary为TRUE。Bundleunistring的值可由用户设置，通过成功安装中间层驱动程序后的虚拟网卡的属性页的设置实现，BundleUnistring的值可由图4.9中的编辑框 BundieID设置。另外，还可以通过安装信息 INF(Devieel确 rmationFile，设备信息文件)文件直接设置。为了说明网卡属于某个网卡束，中间层驱动程序安装信息INF文件必须包含Bundield键和一

MierosoftWindowsDDK提供了WinDbgl具测试和调试，在双机(即目标和宿主机)环境下使用，目标机运行驱动程序或者其他核心态程序，宿主机运行调试器，支持C语言的源代码级调试，可在驱动程序源代码程序中设置各种断点[3e]。此外，有些第三方公司也提供了一些工具，如eompware公司的oriverstudio，带有50丘xeE调试工具;KR王Tech公司的winDrive:等，它们对DDK函数进行了封装，使编程接口更友好，也因此购买费用大大提高。winDbg和softlcE功能强大，但是初学者使用起来非常困难。为了减小调试的难度和增加便捷，我们同时采取了以下措施:(l)在系统调试中大量使用了Driverstudio中的DriverMonite:调试工具，这样可以在中间层驱动程序的关键点用DbgPrini例程输出关键信息到DriverMonite:中显示，DbgPrini例程的用法同C语言中Printf输出字符串的用法。除了便捷外，利用这个输出文本的功能，可以把因为编写驱动程序错误，致使内存池泄漏等导致操作系统重启、蓝屏甚至崩溃前的输出文本信息保存到非系统盘上，待以后提取查看。如图4.H为安装中间层驱动程序过程的输出信息，包括文件名、行号和例程名。

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本文编号：2735840