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项目年度编号
0601980029
中图分类号
TP334.7
成果公布年份
2004
关键词
千兆IP网卡
成果简介
现有的IP网络，它们在进行IP通信时，通常是使用低层“子网”技术来完成相应的数据传输。这些子网技术，既有LAN子网(例如，Etbernet、TokenRing、FDDI等)，也有WAN子网(例如，静态和动态的点到点链路、X.25、FA、ATM、交换多兆位数据服务(SMDS)等等)。这些子网中的每个子网都具有各自的内部地址格式和帧格式。有些子网技术既有头字段也有尾字段，而有些只用一个头来封装IP。每种技术都运行在单一的速度或者速度集之上。在传输时的基本原理是：当发送IP包时必须首先由网卡将其按照子网的帧格式进行封装传送，接收端再进行拆封等处理。即，处于第三层(网络层)的IP包先送到子网层传送，再在接收端由子网层升上第三层进行处理，在包(帧)格式中，采用封装和拆封包头的形式。这一过程处理繁琐，造成很大的浪费，包括各种子网层的控制，管理等，而且由于冗余信息多，影响网络传送效率，不符合有效可靠的通信观念。由于系统比较复杂，其运行费用也比较高。在高速传输领域，有两种IP传送技术，IPoverSDH和IPoverATM。这两种技术都各有其局限性。所谓在SDH上传送IP，实际上是通过把IP封装进点对点协议(PPP)帧，然后再映射进SDH帧中传送。这种方法基础设施完备、运行费用低、网络简单，但是它的效率不是很高，传输速度也受到限制。在ATM上传送IP是一种比较有效的传送方法，这种方法通常有较好的服务质量保证和良好的多媒体通信能力，不过这种系统一般较为复杂、而且运行费用也较高。千兆IP网卡(第三层)属于计算机联网接口设备，它作为PC的标准PCI设备，提供光纤千兆速率接口，实现数据包在网络层(第三层)的直接传输。该发明所要解决的技术问题：克服IP数据包封装成子网帧所带来的弊病，实现将IP包直接和高速地传输(第三层)。为此采用的技术方案是设计出用于PC机(或路由器)上通讯接口的IP网卡，其特征是，它主要包括：PCI接口芯片、数据缓冲、附加总线收发模块、光电信号转换模块、逻辑控制模块，它们互相电连接，以及相应的软件驱动程序；使用ANSIX3T11光通道标准，将IP数据包直接放在光纤上传输；接收数据时，数据光信号从光电信号转换模块进来，转换成电信号，再到附加总线收发模块，由该模块进行部分解码(异步方式)和串并转换，再到数据缓冲模块，以匹配接收机的处理速度，再通过PCI接口芯片，PCI接口芯片用来处理PCI总线协议，然后数据流传送到PCI总线，发送过程则相反，同时逻辑控制模块起到各模块之间的协调控制作用和部分编解码工作；软件驱动程序采用自定义的握手协议，控制两网卡之间的通信。该发明的优点：千兆IP网卡作为IP网的主要接口设备，将整个IP包不拆开直接放在光纤上传输。这不是传统意义上的IPoverLAN，而是基于一种直接的、未来的IP网。它的具体优点如下：1．由于省去了第二层的封包与解包过程，节约了计算机处理的时间。特别是对于高速传输的数据，其效果更明显。2．去掉了第二层的冗余信息。比如以太网，每一帧数据可以省掉26个字节的冗余数据(802.3)，这样大大提高了传输效率。3．使实现的复杂性大大减少。众所周知，在网络的第二层存在有几十种传输协议，如以太网、FDDI、令牌环网、X.25、ATM、ARP、PPP等等。不仅要实现这些协议，还要增加各种子网层的管理与控制功能，这增加了编程的复杂性，因此也导致了系统的不稳定性。而使IP数据包直接传输，通过变更驱动程序，使之适应各种链路，则各种子网都可省去，于是其实现也将大大简化。4．可以与现有的IP交换技术和IPoverWDM相结合，实现真正的IP交换传输和全光网络。5．是未来纯IP网的主要接口设备。千兆IP网卡有许多应用领域，主要用于骨干路由器组网直接连接或通过变更驱动程序而实现千兆以太网卡的功能。它更侧重于作为未来的纯IP网(各种子网消失)的重要接口设备。
完成单位
北京交通大学
完成人
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