万兆以太网的架构说明

万兆网卡草案

RIGOL Technologies, Inc

版权所有

修订记录Revision record

目录Catalog

文档描述SCOPE： (4)

缩略语清单ABBREVIATIONS LIST (4)

1整体架构 (5)

1.1近端架构 (5)

1.2远端架构 (5)

文档描述Scope：

万兆网卡草案

缩略语清单Abbreviations list

1 整体架构

1.1 近端架构

近端的设计我们已经确定了，FPGA内部完成MAC层和物理层的设计，

这边软件还需要配置MAC地址，帧长度等信息，在近端需要添加，具体由逻辑提供配置说明和寄存器表。

1.2 远端架构

远端主要实现的功能是

1.验证近端的接口正确性（必须）；

2.提供工具用于数据存储和上位机使用（必须？）

因此，远端接口的现在还未确定，可以讨论：

设想的方案有以下两种：

1. 在FPGA侧不实现TCP/IP协议，远端也不使用socket的方式获取以太网数据，基

于winpcap接口，对没有被网络协议处理过的以太网数据包获取、发送与存储功能的应用程序。

WinPcap 是一个基于Win32的数据包获取和网络分析的体系结构，为应用程序提供访问网络底层的能力。其主要结构示意图如图所示，由一个工作在内核模式的网络数据包过滤器(Netgroup Packet Filter ，NPF)，一个名为packet ．dll 的底层动态链接库和一个名为wpcap ．dll 的高层库组成

PF 运行在内核模式中，能直接访问操作系统的网络接口卡驱动，提供数据的获取、发送以及信息统计等功能。packet ．dll 和wpcap ．dll 两个库文件为应用程序调用内核函数提供端口，其中packet ．dll 负责提供低层API ，可以实现对驱动函数的直接访问，执行如获取适配器名称、动态驱动器加载和获取主机掩码等基本操作；wpcap ．dll 与Unix 系统下的数据包获取库Libcap 完全兼容，提供功能强大且跨平台的函数，能够实现数据过滤以及定义内部缓冲空间大小等高级操作，同时开发人员不用关心网络接口卡和操作系统的类型。

对于大数据量的存储操作，WinPcap提供了一种名为“Dump to disk"的存储方式，可以将数据包直接从内核缓冲区保存到硬盘中，而不用经过用户缓冲区的缓存。

“Dump to disk"存储流程如图虚线所示，由于减少了拷贝操作的次数，因此减少了系统调用的开销，提高存储效率。

当然如果此种情况下，仍出现丢包，可以使用：

仅缓存一个时间段的数据进行处理，例如仅缓存100ms的10G以太网数据，进行处理，而不进行实时要求；

使用速度更快的固态硬盘进行存储。

2. 完整的TCP/IP协议，网络数据获取

在上述结构中，逻辑内部实现TCP/IP的封包，有点是适用性比较强，缺陷是会给软件、逻辑增加更多的工作量。