路由器中路由轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的FPGA實(shí)現(xiàn)

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1、墮史壁塵墮童整墨墊型鮑!!i壘塞堡一——羔璺旦!壁一論文摘要路由器是網(wǎng)絡(luò)互連中的重蘩組成部分，麗路由技術(shù)剛是路由器的基礎(chǔ)和核心。路由器的電碚結(jié)構(gòu)是否合理、軟件設(shè)計(jì)憝否高散蠢接影響到路由器的工作，進(jìn)麗彩噙到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效率和可靠性。幣因?yàn)檫@祥路由器中晌潞由轉(zhuǎn)發(fā)枧割也成為渺界莽大公司競(jìng)抒同f究的熱點(diǎn)，eiSCO、1,u_【：ent茅

2、i華為等公司都投入j。夫量的人／j物力去努力完善捌發(fā)聶自己黔路由技術(shù)?；唬簩?duì)鼴出器內(nèi)部結(jié)構(gòu)秘工{擘熔矬的理鰓，以及對(duì)VHDL磴件描述語言的熟練掌握，我把“路由爨中鼴蟲轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制約FPOA實(shí)現(xiàn)”選定為我煞畢監(jiān)淪文題目，在該課題中我將使用VHDL語言積照頂

3、自下瀚硬件設(shè)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)路由轉(zhuǎn)發(fā)模塊的設(shè)計(jì)、模擬和仿真。關(guān)鍵詞：路由器路由轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制IP數(shù)據(jù)報(bào)內(nèi)部數(shù)據(jù)包Abstract一一～一一一咖一～～一～Keywords：router，theforwardingfunction，Ippacket，internalpacket些蟲壁生墜宣鱉基墼!型墼!!壁壘壅嬰—————————釜二二塞—矍立壘一第一章緒論1．1TCP／IP概述I，l。l麓絡(luò)靜分層很多不同的』一家生產(chǎn)各種類型鮑計(jì)算機(jī)。它們運(yùn)行完全不同的掇作系統(tǒng)，但TCP／iP協(xié)議族允許它們互相進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議瀚常按不同層次進(jìn)行劃分，每一層分別負(fù)責(zé)不同她通饋功能。TCP／IP是一組不同屢

4、次上黲多個(gè)協(xié)議的組合。TCP／IP通常被認(rèn)為是～個(gè)四層協(xié)議系統(tǒng)(如圖l—1)。應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層Telnet、FTP和E—mail等設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序及接}j卡圖1一lTCP／IP協(xié)議族的四個(gè)層次1)鏈路層，有時(shí)也稱作數(shù)據(jù)鏈路層或網(wǎng)絡(luò)接口層，通常包括操作系統(tǒng)中摶設(shè)善輟動(dòng)程凈和計(jì)算梳中的黼繕疆西卡。它們一起處理島電纜(或其他任何傳輸媒介)的物理接口細(xì)節(jié)。2)潮絡(luò)澄，有時(shí)也稱作互驥兩層，處璦分組在網(wǎng)絡(luò)中的活動(dòng)，例如分組的選路。在TCP／IP協(xié)議族中，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議包括IP協(xié)議(網(wǎng)際協(xié)議)、ICMP蜘議(tnternet互聯(lián)黼控制報(bào)文協(xié)漢)，以及IGMP(Internet組管理協(xié)議)。

5、3)運(yùn)輸層主要為兩臺(tái)主楓上的應(yīng)用程序提供端到端的通信。在TCP／IP濤議族中，有兩個(gè)互不相同的傳輸協(xié)議：TCP(傳輸控制協(xié)議)和UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)

6、力．議)。TCP為兩臺(tái)主機(jī)提供贏可靠性的數(shù)撼通信。它鼴鐓的工作包援把應(yīng)用程序交給它的數(shù)據(jù)分成合邋的小塊交給下面的網(wǎng)絡(luò)層，確認(rèn)接收到的分組，設(shè)置發(fā)送最后確認(rèn)分組的越時(shí)時(shí)鈍等。出予運(yùn)輸屢提供了裹霹嘉性瓣竭到端的道信，因此應(yīng)用層可以忽略所有這些細(xì)節(jié)。而另一方麗，UDP則為應(yīng)用屢提供一穢非常篾單的服務(wù)，它只是把熬作數(shù)據(jù)攝蛉分緩扶一臺(tái)圭輟發(fā)送劐另+臺(tái)1：機(jī)，f兄并不保證該數(shù)據(jù)報(bào)能到達(dá)另一端。任何必需的可靠性必須由應(yīng)用鼷束提供。這囂秘運(yùn)輸艨協(xié)

7、議分別在不潮漿應(yīng)爝程疹中有不嗣豹窩途。4)應(yīng)照層受責(zé)楚理特定熬應(yīng)臻程{葶纓節(jié)。當(dāng)應(yīng)用科舉試驗(yàn)有TCP傳遴數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)被送入?yún)f(xié)議棧中，然后逐個(gè)通過每一器妻到被當(dāng)佟一宰院特瀛送入躅絡(luò)。其中每一鬣牧戮豹數(shù)據(jù)都要港翻一些首部信息(有時(shí)還要增加尾部信息)，該過程如圖所示。TCP傳繪IP的數(shù)鬟《攀元稱傅’泛P綴文駐或籬稱為‘咒P段(億Psegment)。IP傳給網(wǎng)絡(luò)接口層n勺數(shù)圳，p，L稱f1：?數(shù)肌H

8、)l(?suK㈣11L)。通過以太州10蝓的比釣：漉戥幸l：l映路由器中路由轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的FPGA實(shí)土見第一章緒論川廣數(shù)據(jù)r1API，1．一挪川廠一數(shù)川r’TCP首部應(yīng)用數(shù)據(jù)TCP段、r’I

9、P首部TCP首部應(yīng)川數(shù)據(jù)})數(shù)據(jù)報(bào)、r1I以太網(wǎng)首部IP首部TCP首部應(yīng)用數(shù)據(jù)以太網(wǎng)尾部卜——————————一以太網(wǎng)幀———————————————’1圖卜2數(shù)據(jù)進(jìn)入?yún)f(xié)議棧時(shí)的封裝過程1．1．2互聯(lián)網(wǎng)的地址互聯(lián)網(wǎng)上的每個(gè)主機(jī)必須有?個(gè)唯一的Internet地址(也稱作IP地址)。rP地址長(zhǎng)32bit。Internet地址并不采用平面形式的地址空間，如1、2、3等。IP地址具有一定的結(jié)構(gòu)，五類不同的互聯(lián)網(wǎng)地址格式如圖所示。A類B類C類D類E類這些32位的地址通常寫成四個(gè)十進(jìn)制數(shù)，其中每個(gè)整數(shù)一個(gè)字節(jié)。這種表示方法稱作“點(diǎn)分十進(jìn)制表示法(Dotteddecimalnotatio

10、n)”。互聯(lián)墮魚墨±墮宴鑒壟盟型塑!!魚壘蘭塑一—————叁二皇—堂_壘一網(wǎng)}：的每個(gè)接口必須有一個(gè)唯一的lP地址，多接口主機(jī)具有多個(gè)【P地址，其中每個(gè)接口都一個(gè)IP地址。IP地址中還有一個(gè)子網(wǎng)掩碼的概念，這個(gè)掩碼是一個(gè)32bit的值，其中值為1的比特留給網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)，為0的留給主機(jī)號(hào)。給定IP地址和予網(wǎng)掩碼后，主機(jī)就可以確定IP數(shù)據(jù)報(bào)的目的是：(1)本了網(wǎng)h#J主機(jī)：(2)本網(wǎng)絡(luò)中其他子網(wǎng)中的主機(jī)；(3)其他網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)。如糶知道本機(jī)的IP地址，_}

11、Ij么就能知道它足甭為A類、B類或C類地址(從l