交换计数器实现实验报告四.doc

操作系统实验报告HUNAN UNIVERSITY路由器实验报告题 目：004交换计数器实现学生姓名：学生学号：专业班级：同组成员：上课老师：目 录一、内容2二、目的2三、实验步骤2四、实验环境2五、实验操作及运行结果2六、实验体会和思考题2附录（源代码及注释）2一、内容 1、基础要求：在2口进3口出的基本功能UM_my/UM.v模块中设计端口计数器，能统计端口进入报文数量。2、第二要求：设计计数器能统计交换机通过的有效报文字节数量。3、设计STP信号量并监视设计完网络接口接收计数器模块的代码，初步掌握接收计数器模块的工作原理；使用接收计数器更新状态机的状态设置触发条件；在主机A上发送ping主机B的命令；使用抓包软件统计接口收发报文的计数接收计数器状态机的变化情况；对比软硬件计数器的统计结果。二、目的1、学会硬件实现交换机的端口计数器；2、进一步熟练捕获数据的方法3、掌握多种计数方式的设计和实现4、了解掌握网络接口性能测量的基本方法三、实验步骤step1使用Quartus 打开 上次实验完成好的in2out3目录下的硬件工程项目netFPGAmini-2-3.qar。step2在工程项目中，打开文件列表对UM.v文件进行编写（用户模块文件） Step3 在UM.v文件中增加一个新的处理逻辑，在一个always(posedge clk or negedge reset)逻辑中完成端口2进端口3出的硬件设计。Step4新建信号量完成数据统计 ，设计信号拉出观测 Step5点击编译命令，对代码进行编译，软件会完成硬件电路的设计和优化，生成和工程名同名的sof文件Step6将sof文件下载到NetMagic08中进行硬件调试四、实验环境 1、 1台管理节点主机；1台主机A；（分别连接到2口和3口）2、 2根网线；3、 NetMagic08开发平台；4、 软件Quartus 16。主机及网络详细配置参照附带的实验环境拓扑及软件配置文档。五、实验操作及运行结果step1使用Quartus 打开 上次实验完成好的in2out3目录下的硬件工程项目netFPGAmini-2-3.qar。step2在工程项目中，打开文件列表对UM.v文件进行编写（用户模块文件） 如图，设置两组32位的output端口用于接下来的监控。其中Countar为报文计数，auto_signtap为有效字节数 Step3 在UM.v文件中增加一个新的处理逻辑，在一个always(posedge clk or negedge reset)逻辑中完成端口2进端口3出的硬件设计。第一个框内代码含义为初始化两组端口的信号量为0以免程序自动初始化影响实验结果的观察。第二个框内表示当报文到达的时候，有效字节数=先前的有效字节数+这次报文的有效字节数最后一个框内代码实现了报文头到达，报文数计数+1的操作。Step4新建信号量完成数据统计 ，设计信号拉出观测首先插入节点找到代码修改对应的两组32位输出端口。设计信号拉出观测如下图所示，所有监视条件设置为不关心，因为我们只需要观察最终的数字是否符合报文头到达后+1的规范即可，无需筛选条件。 Step5点击编译命令，对代码进行编译，软件会完成硬件电路的设计和优化，生成和工程名同名的sof文件（千万不要动那根线！）Step6将sof文件下载到NetMagic08中进行硬件调试成功下载后添加所想要观察的对应端口如下图所示。两台机器成功ping通，实现2进3出的功能，与此同时，两组我所观察的端口数据显示也符合常理，证明实验基本成功，可以进行下一次实验的操作。主机A：主机B：六、实验体会和思考题在真实的交换机设备中这类信息都可以称为管理信息。一般会有管理信息库(MIB，Management Information Base)来综合管理。MIB定义了受管设备必须保存的数据项、允许对每个数据项进行的操作及其含义，即管理系统可访问的受管设备的控制和状态信息等数据变量都保存在MIB中。可以思考作为交换设备，还有那些性能数据是关键的数据。硬件中如何获取、保存、刷新？首先我上网查找关于MIB的基础知识。管理信息库（MIB，Management Information Base）是TCP/IP网络管理协议标准框架的内容之一，MIB定义了受管设备必须保存的数据项、允许对每个数据项进行的操作及其含义，即管理系统可访问的受管设备的控制和状态信息等数据变量都保存在MIB中。所谓“管理信息”就是指在因特网的网管框架中被管对象的集合。被管对象必须维持可供管理程序读写的若干控制和状态信息。这些被管对象构成了一个虚拟的信息存储器，所以才称为管理信息库 MIB。TCP/IP网络管理协议标准框架可分为三大部分：（1）第一部分为网络管理协议（SNMP），主要涉及同信息通信相关的关系和消息流，定义了管理系统上运行的管理站软件如何与管理代理通信，包括两者之间交换的消息分组的格式、含义及名字与值的表示等，此外也定义了被管设备间的管理关系，即提供了管理系统的授权管理。（2）第二部分为管理信息结构（SMI，Structure of Management Information）是描述管理信息的标准符号，说明了定义和构造MIB的总体框架，以及数据类型的表示和命名方法。（3）第三部分为管理信息库（MIB，Management Information Base）。MIB定义了受管设备必须保存的数据项、允许对每个数据项进行的操作及其含义，即管理系统可访问的受管设备的控制和状态信息等数据变量都保存在MIB中。MIB定义的通用化格式支持对每一个新的被管理设备定义其特定的MIB组，因此厂家可以采用标准的方法定义其专用的管理对象，从而可以管理许多新协议和设备，可扩展性很好。上述三部分相互独立，每部分都定义了单独标准（RFC）。SNMP定义通信的方式和格式，但不指明具体设备上的具体数据，每种设备的数据细节在MIB中定义，这样做达到了“控制与数据相分离”的目的，能提供很好的兼容性和可扩展性。而SMI又为保持MIB的简单性和可扩展性提供了很好的支持。根据以上信息，我们可以进行总结，关键性能数据：硬件之间通信的速度，信息交换的分组格式，对于信息的存储能力等等。硬件中如何获取：可以通过与本实验的“抓包”类似的流程进行信息的截取，使一些指令在硬件层面执行从而使硬件中的信息可视化。硬件中如何保存：只要做到了硬件中信息的可视化，硬件信息的保存无疑也不成问题，把硬件中信息传播的电信号转化为波形图输出是一种经典操作。硬件中如何刷新：在代码实现功能的过程中可以适当添加时序电路，利用系统时钟来对信息进行周期性的获取然后将旧的信息覆盖，实现信息的刷新。实验心得：这次实验依旧是上次实验的进阶，它需要我们另写一个代码来设计计数器能统计交换机通过的有效报文字节