10G以太網(wǎng)TCP-IP邏輯設計與FPGA實現(xiàn).pdf

1、10G以太網(wǎng)與TCP/IP技術推動著分布式數(shù)據(jù)采集領域的快速發(fā)展，而商用10G網(wǎng)絡接口卡局限性大，基于FPGA實現(xiàn)10G以太網(wǎng)TCP/IP已成必然趨勢。受制于TCP/IP的復雜性和高數(shù)據(jù)吞吐率的處理難度，大多數(shù)應用中均采用百兆輕量級協(xié)議棧，回避了繁瑣傳輸控制協(xié)議的設計難題。本文針對這一問題，基于FPGA實現(xiàn)10G以太網(wǎng)TCP/IP邏輯設計，達到高傳輸速率，同時保證了高可靠性和靈活性。
　　論文首先介紹TCP/IP協(xié)議族，在此基礎上

2、深入探究了滑動窗口、超時重傳、慢啟動三個關鍵技術，闡明了TCP可靠性的本質。針對10G以太網(wǎng)TCP服務端設計，本文提出了協(xié)議解析-控制-封裝的設計構思:協(xié)議解析提出一種改進的IP首部校驗和算法，高速解析接收到的以太網(wǎng)報文;協(xié)議控制采用超時和重傳技術保證了TCP的可靠性，使用滑動窗口機制保持了數(shù)據(jù)塊的高速流動，利用慢啟動方法避免了TCP的啟動擁塞;協(xié)議封裝仲裁不同類型報文輸出的優(yōu)先級，確保報文的無沖突發(fā)送。
　　針對TCP面向連接的

3、特殊性，本文提出將Wireshark抓包軟件中TCP客戶端的發(fā)送數(shù)據(jù)作為激勵源的仿真方法，模擬TCP客戶端行為，成功實現(xiàn)了對TCP服務端的全面仿真。通過自搭建10G網(wǎng)絡測試平臺，完成了ARP應答、ICMP回顯應答、TCP功能的測試。通過clumsy軟件人工模擬出網(wǎng)絡不穩(wěn)定的狀態(tài)，成功觀測到超時重傳與重傳恢復過程，實現(xiàn)了超時重傳的功能測試。
　　本文最后，提出了TCP實際傳輸速率的測試方法，引入均值和方差的概念準確評估TCP傳輸速率