魏皓劍

【摘要】? ? 光纖交換機(jī)的推廣應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的優(yōu)化提升至關(guān)重要，端口監(jiān)控作為光纖交換機(jī)運(yùn)行的核心環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要作用。本文對(duì)光纖交換機(jī)信息交換類型、傳輸功能進(jìn)行研究，指出了當(dāng)前光纖交換機(jī)端口監(jiān)控存在的問題，最后對(duì)光纖交換機(jī)端口監(jiān)控功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，提升了光纖交換機(jī)端口監(jiān)控技術(shù)水平。

【關(guān)鍵詞】? ? 光纖通信? ? 交換機(jī)? ? 端口監(jiān)控? ? 監(jiān)控技術(shù)

引言：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸技術(shù)得到日新月異的變革，光纖交換機(jī)的出現(xiàn)，從根本上提升了網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸效率。光纖交換機(jī)作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊中繼設(shè)備，是以光纖電纜為基本傳輸媒介的，不僅提高了傳輸效率，而且增強(qiáng)了抗干擾能力。端口監(jiān)控也可以被稱作為端口鏡像，它是指采用特定技術(shù)將端口數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行復(fù)制，同時(shí)將復(fù)制后數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸至監(jiān)控端口。

通常來講，在監(jiān)控端口會(huì)安裝一臺(tái)具有數(shù)據(jù)分析功能的主機(jī)，系統(tǒng)管理人員通過對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，進(jìn)而達(dá)到監(jiān)控端口的目的。本文以光纖交換機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)其端口技術(shù)進(jìn)行研究，為進(jìn)一步提升光纖交換機(jī)性能奠定基礎(chǔ)。

一、光纖交換機(jī)的概述

1.1光纖交換機(jī)的特點(diǎn)

光纖交換機(jī)是通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的最小實(shí)體單元，通常來講，它是由一個(gè)或者多個(gè)通訊交換接口組成，它包含了交換機(jī)構(gòu)、通訊地址管理器、信息傳輸路徑選擇器、路由器、通訊交換網(wǎng)絡(luò)控制器和交換端口，其中交換機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)通訊信號(hào)的多幀或者多電路交換;交換端口可能是E端口，也可能是F端口或者是FL端口，多功能交換機(jī)端口是實(shí)現(xiàn)一個(gè)以上功能端口的交換機(jī)。

1.2光纖交換機(jī)的信息交換形式

光纖交換機(jī)是以包交換的形式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息交換，主要包括總線型信息交換、共享存儲(chǔ)型信息交換和CROSSBAR型信息交換三種形式?？偩€型信息交換是通過總線將光纖交換機(jī)輸入端口和輸出端口進(jìn)行連接，極大降低了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的難度，然而信息交換效率較低;共享存儲(chǔ)型信息交換是以中央處理器作為中間節(jié)點(diǎn)，暫時(shí)存儲(chǔ)來自輸入端口的數(shù)據(jù)包，同時(shí)負(fù)責(zé)向交換機(jī)輸出端口傳輸數(shù)據(jù)，該形式設(shè)計(jì)簡單，傳輸效率高，但內(nèi)存會(huì)制約其性能的發(fā)揮;CROSSBAR型信息交換彌補(bǔ)了上兩種信息交換的不足，它將不同輸入端口與輸出端口進(jìn)行連接，最大限度的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的傳輸。

1.3光纖交換機(jī)的主要功能

光纖交換機(jī)各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)是通過交換機(jī)芯片來完成的，它可以實(shí)現(xiàn)光纖通道的高速信息交換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控、通訊信息配置、通訊網(wǎng)絡(luò)管理的功能。通訊端口模塊是光纖交換機(jī)的重要組成部分，它的主要功能是實(shí)現(xiàn)光纖網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收，在整個(gè)發(fā)送和接收過程中，對(duì)數(shù)據(jù)幀的控制尤為關(guān)鍵。數(shù)據(jù)幀可以分為多播、單播和廣播三種形式，其中單播幀主要指的是通訊數(shù)據(jù)從一個(gè)端口輸入，然后通過另一個(gè)端口輸出;多播幀主要指的是通訊數(shù)據(jù)從一個(gè)端口輸入，然后通過多個(gè)端口輸出;廣播幀主要指的是通訊數(shù)據(jù)從一個(gè)端口輸入，然后從其他多個(gè)端口輸出。端口監(jiān)控模塊是光纖交換機(jī)的核心部分，它主要實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖交換機(jī)通信端口數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)谋O(jiān)控，包括數(shù)據(jù)幀輸入監(jiān)控、數(shù)據(jù)幀輸出監(jiān)控和數(shù)據(jù)消息ID監(jiān)控三種模式。當(dāng)光纖交換機(jī)監(jiān)控模塊處于端口輸入監(jiān)控模式時(shí)，只能監(jiān)控一個(gè)通訊輸入端口的數(shù)據(jù)幀;同樣，當(dāng)光纖交換機(jī)監(jiān)控模塊處于端口輸出監(jiān)控模式時(shí)，只能監(jiān)控一個(gè)通訊輸出端口的數(shù)據(jù)幀;當(dāng)光纖交換機(jī)監(jiān)控模塊處于數(shù)據(jù)消息ID監(jiān)控模式時(shí)，可以同時(shí)對(duì)多個(gè)通訊端口的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。

二、光纖交換機(jī)端口監(jiān)控存在問題

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸趨于成熟，為光纖通訊的智能化、自動(dòng)化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。然而，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模式不夠豐富、安全性能優(yōu)化欠缺帶了光纖交換機(jī)端口監(jiān)控還存在一些問題。

2.1監(jiān)控模式優(yōu)化不足，降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸效率

對(duì)于整個(gè)光纖通訊網(wǎng)絡(luò)而言，端口監(jiān)控模式是重要環(huán)節(jié)，它對(duì)光纖通訊網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率、優(yōu)化升級(jí)有著重要影響。光纖通訊網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)融合、數(shù)據(jù)信息傳輸交換等網(wǎng)絡(luò)體系，它對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)監(jiān)控技術(shù)的依賴程度較大，同時(shí)其系統(tǒng)性、復(fù)雜性又對(duì)數(shù)據(jù)監(jiān)控優(yōu)化升級(jí)提出更高要求，目前光纖交換機(jī)監(jiān)控模式優(yōu)化存在：

一是監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理相對(duì)單一，由于光纖交換機(jī)在開發(fā)技術(shù)、設(shè)備制造過程中所采用的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，導(dǎo)致交換機(jī)運(yùn)行過程中不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)閉環(huán)共享，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)壁壘為監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理設(shè)置障礙;

二是通訊網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)面臨挑戰(zhàn)，運(yùn)行模式對(duì)光纖通信的重要性不言而喻，尤其是特大型網(wǎng)絡(luò)，在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用下，光纖通訊網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式得到較好的優(yōu)化，運(yùn)行效率得到快速提升，但是運(yùn)行模式優(yōu)化仍存在諸多技術(shù)瓶頸，例如端口監(jiān)控優(yōu)化升級(jí)中數(shù)據(jù)失真問題等。

2.2安全性能優(yōu)化欠缺，監(jiān)控模塊升級(jí)滯后

在數(shù)字化時(shí)代大背景下，光纖網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展要應(yīng)當(dāng)更加注重系統(tǒng)性能的整體提升，由于光纖網(wǎng)絡(luò)通信涉及領(lǐng)域廣泛，同時(shí)對(duì)優(yōu)化技術(shù)的要求相對(duì)較高。當(dāng)前，雖然云計(jì)劃、大數(shù)據(jù)等技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，然而，就光纖網(wǎng)絡(luò)通信而言，安全性能優(yōu)化欠缺對(duì)監(jiān)控模塊升級(jí)提出挑戰(zhàn)。

一是系統(tǒng)的安全性能是光纖網(wǎng)絡(luò)通信的關(guān)鍵和核心，在光纖網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)化過程中，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性要求逐步提高，然而由于當(dāng)前光纖網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展存在滯后，一些功能不能得到實(shí)現(xiàn);二是光纖網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用擴(kuò)展還存在不足，導(dǎo)致了系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)缺口，同時(shí)隨之而來的是系統(tǒng)資源使用效率低下，系統(tǒng)安全性能受到影響，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)監(jiān)控模塊的升級(jí)帶來了巨大影響。光纖交換機(jī)端口監(jiān)控作為系統(tǒng)運(yùn)行的核心環(huán)節(jié)，為系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行提供重要支撐，因此應(yīng)當(dāng)加大端口監(jiān)控技術(shù)研究，進(jìn)一步提升光纖交換機(jī)端口監(jiān)控技術(shù)水平。

三、光纖交換機(jī)端口監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)光纖交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信各端口數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)能夠準(zhǔn)確定位網(wǎng)絡(luò)通信異常信號(hào)，本文通過細(xì)化監(jiān)控模塊功能接口，采用流水線設(shè)計(jì)理念，利用VERILOG描述語言設(shè)計(jì)了光纖交換機(jī)多端口監(jiān)控模塊，提升了光纖交換機(jī)端口監(jiān)控技術(shù)水平。

3.1監(jiān)控模塊特征

該監(jiān)控模塊實(shí)用性能比較強(qiáng)，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖交換機(jī)多個(gè)通信端口數(shù)據(jù)包的監(jiān)控，同時(shí)還兼顧系統(tǒng)處理器端口的數(shù)據(jù)包傳輸功能。當(dāng)數(shù)據(jù)包通過端口監(jiān)控模塊時(shí)，該模塊會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)包屬性對(duì)通過數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，提升數(shù)據(jù)包傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。監(jiān)控模塊與外部系統(tǒng)存在密切聯(lián)系，它負(fù)責(zé)對(duì)來自每個(gè)通信端口的數(shù)據(jù)包進(jìn)行監(jiān)控;可以實(shí)現(xiàn)與光纖交換機(jī)擴(kuò)展模塊的互聯(lián)互通，擴(kuò)展模塊可以將已完成的插入控制數(shù)據(jù)、消息數(shù)目數(shù)據(jù)、輸入輸出監(jiān)控端口號(hào)等數(shù)據(jù)信息及時(shí)發(fā)送至監(jiān)控模塊;可以實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)處理器端口將數(shù)據(jù)包發(fā)送至端口監(jiān)控模塊，由監(jiān)控模塊將過濾后的數(shù)據(jù)包傳輸至外部設(shè)備;可以實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的過濾。該監(jiān)控模塊可以滿足光纖交換機(jī)端口監(jiān)控需求，它可以實(shí)現(xiàn)多端口同時(shí)監(jiān)控，每個(gè)端口獨(dú)立運(yùn)行，互補(bǔ)影響，同時(shí)一個(gè)端口監(jiān)控可以反復(fù)使用;可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)端口監(jiān)控同時(shí)收發(fā)功能，也就是說，每個(gè)監(jiān)控端口在接受數(shù)據(jù)包的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)包的功能，兩個(gè)功能可以同時(shí)進(jìn)行，相互不受干擾;端口監(jiān)控的速率是可調(diào)節(jié)的，然而收發(fā)數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)保持相同。

3.2端口監(jiān)控模塊組成

端口監(jiān)控模塊主要由配置管理模塊、數(shù)據(jù)寫入控制模塊、ID消息快速查詢模塊、數(shù)據(jù)監(jiān)控調(diào)度模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送控制模塊、數(shù)據(jù)接收控制模塊組成。其中，配置管理模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)端口監(jiān)控子模塊的數(shù)據(jù)配置管理、工作模式監(jiān)控、ID消息數(shù)據(jù)和內(nèi)容的管理配置等;數(shù)據(jù)寫入控制模塊主要功能是將配置完成的工作模式通過光纖交換機(jī)通信端口寫入系統(tǒng)，并對(duì)監(jiān)控端口號(hào)、ID消息內(nèi)容、ID消息數(shù)目的配置進(jìn)行操作;ID消息快速查詢模塊主要功能是將多路通信端口傳輸數(shù)據(jù)ID消息字段與內(nèi)置消息ID進(jìn)行匹配，如果匹配成功，則會(huì)向?qū)?yīng)的監(jiān)控控制模塊發(fā)送匹配成功信號(hào);數(shù)據(jù)監(jiān)控調(diào)度模塊主要功能是判斷端口數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)別并按優(yōu)先級(jí)別讀取傳輸數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)發(fā)送控制模塊主要功能是將數(shù)據(jù)調(diào)度模塊所選擇出的優(yōu)先級(jí)別最高的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸至監(jiān)控端口;數(shù)據(jù)接收控制模塊主要功能是將監(jiān)控端口所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)保存至緩沖區(qū)，已備處理器端口數(shù)據(jù)讀取。

3.3監(jiān)控模塊功能設(shè)計(jì)

監(jiān)控模塊主要實(shí)現(xiàn)光纖交換機(jī)通信端口進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控，主要包括輸入監(jiān)控、輸出監(jiān)控模式和消息ID監(jiān)控模式。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，還可以對(duì)處理器傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，剔除問題數(shù)據(jù)。

3.3.1輸入監(jiān)控功能

當(dāng)光纖交換機(jī)處于輸入監(jiān)控模式時(shí)，交換機(jī)一個(gè)監(jiān)控端口與輸入端口是一一對(duì)應(yīng)的，也就是說，一個(gè)監(jiān)控端口只能對(duì)一個(gè)輸入端口數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)光纖交換機(jī)初始化完成進(jìn)入日常工作狀態(tài)，監(jiān)控模塊調(diào)整為輸入監(jiān)控模式，監(jiān)控配置管理模塊將對(duì)交換機(jī)端口監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行配置，通信端口號(hào)被輸送至監(jiān)控模塊，同時(shí)通信端口數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在緩沖區(qū)已備數(shù)據(jù)讀取，數(shù)據(jù)調(diào)度模塊根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)別分別對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，當(dāng)所讀取的數(shù)據(jù)有效時(shí)，將其傳輸至控制模塊。

3.3.2輸出監(jiān)控功能

當(dāng)光纖交換機(jī)處于輸出監(jiān)控模式時(shí)，交換機(jī)一個(gè)監(jiān)控端口與輸出端口是一一對(duì)應(yīng)的，也就是說，一個(gè)監(jiān)控端口只能對(duì)一個(gè)輸出端口數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。與輸入監(jiān)控模塊功能類似，監(jiān)控配置管理模塊對(duì)監(jiān)控端口進(jìn)行配置，并將監(jiān)控端口號(hào)傳輸至控制模塊，數(shù)據(jù)經(jīng)過過濾，進(jìn)入緩沖區(qū)，控制模塊根據(jù)數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

3.3.3消息ID監(jiān)控功能

當(dāng)光纖交換機(jī)處于消息ID監(jiān)控模式時(shí)，多個(gè)通信端口數(shù)據(jù)可以同時(shí)被監(jiān)控，也就是說，一個(gè)監(jiān)控端口可以實(shí)現(xiàn)多條消息ID的監(jiān)控。當(dāng)光纖交換機(jī)初始化完成進(jìn)入日常工作狀態(tài)，監(jiān)控模塊調(diào)整為消息ID監(jiān)控模式，通信端口數(shù)據(jù)被發(fā)送至監(jiān)控控制模塊，監(jiān)控模塊對(duì)消息ID內(nèi)容進(jìn)行提取，并開展消息匹配對(duì)比。將匹配優(yōu)先級(jí)別高的消息ID傳輸至緩沖區(qū)，以備數(shù)據(jù)調(diào)用。

四、結(jié)束語

在信息科技時(shí)代，光纖交換機(jī)在通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)保障各方通信需求、提升系統(tǒng)通信能力發(fā)揮了重要作用。光纖交換機(jī)端口監(jiān)控是通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的核心環(huán)節(jié)，本文從輸入端口監(jiān)控、輸出端口監(jiān)控和消息ID監(jiān)控三個(gè)方面對(duì)光纖交換機(jī)端口監(jiān)控技術(shù)開展研究，實(shí)現(xiàn)了任意端口通信數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為光纖交換機(jī)功能提升和應(yīng)用領(lǐng)域推廣奠定基礎(chǔ)。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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