以太网实验系统的研究

论文摘要

目前,以太网技术已经成为世界上应用最广泛计算机网络技术。以太网目前在其它领域也得到了广泛的应用,使得以太网不仅是一种应用于商务办公领域的计算机局域网技术,而且越来越多地应用于工业领域。所以,现在国内外对以太网应用技术的研究也比较多,但未见从本质上反映以太网通信关键技术的实验系统,这在一定程度上阻碍了以太网技术在各个领域的应用和推广。本文以以太网基本技术分析为基础,从实验目标、实验规划、具体的软硬件设计以及实验实现几个方面,研究设计了以太网实验系统。首先,在分析了以太网基本技术的基础上,给出了实验系统的总体设计方案。总体设计方案中,先确定了实验系统的设计目标,给出了实验系统的规划方向以及具体的实验项目。根据实验规划和实验项目,提出了实验系统的软件和硬件设计的总体方案。其次,完成了实验系统的具体硬件和软件设计。硬件设计中,给出了以太网节点设计的模块图,以及各个模块的详细硬件设计,并重点介绍了以S3C44B0X和RTL8019AS为核心的主控电路和通信电路。在软件设计中,系统地规划了实验系统的各个软件模块,并详细描述了实验系统中一些公共软件模块的实现流程。最后,设计并实现了以太网实验系统中反映以太网关键技术的实验项目。其中在以太网帧格式,以太网的报文过滤、传输控制协议(TCP)连接建立与终止过程的实验实现过程中,都提出了合理的算法,取得了良好的实验结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 以太网研究现状
• 1.2.1 以太网的发展简史
• 1.2.2 以太网理论研究与应用现状
• 1.2.3 以太网实验研究现状
• 1.3 本论文主要研究内容
• 第2章 以太网关键技术分析
• 2.1 以太网在OSI模型中所在层
• 2.2 以太网的物理层
• 2.2.1 以太网标准
• 2.2.2 10BASE-T的信号传输
• 2.3 以太网的数据链路层
• 2.3.1 以太网帧格式
• 2.3.2 以太网帧校验
• 2.3.3 以太网的CSMA/CD与指数退避算法
• 2.4 以太网常用上层协议
• 2.4.1 TCP/IP协议
• 2.4.2 精简TCP/IP栈的设计
• 2.5 本章小结
• 第3章 以太网实验系统总体设计方案
• 3.1 实验系统的总体规划
• 3.1.1 实验研究目标
• 3.1.2 实验项目规划总体思路
• 3.1.3 实验项目规划实例
• 3.2 以太网实验系统硬件总体结构
• 3.3 以太网实验系统软件总体结构
• 3.4 本章小结
• 第4章 以太网实验系统的硬件设计
• 4.1 引言
• 4.2 以太网实验系统具体硬件设计
• 4.2.1 节点硬件总体设计方案
• 4.2.2 ARM微控制器电路
• 4.2.3 以太网通信电路
• 4.2.4 液晶显示电路
• 4.2.5 电源转换电路
• 4.2.6 键盘接口电路
• 4.2.7 信号捕捉单元电路
• 4.2.8 信号采集模块
• 4.2.9 以太网实验系统硬件调试
• 4.3 本章小结
• 第5章 以太网实验系统的软件设计
• 5.1 以太网实验系统模块化软件设计
• 5.1.1 以太网报文接收模块
• 5.1.2 以太网报文发送模块
• 5.1.3 以太网帧信号采集模块
• 5.1.4 地址解析协议ARP程序实现模块
• 5.1.5 用户数据报协议UDP程序实现模块
• 5.2 关键实验项目的设计与实现
• 5.2.1 以太网MAC帧结构
• 5.2.2 地址解析协议（ARP）的实现
• 5.2.3 控制报文协议（ICMP）与Ping程序
• 5.2.4 用户数据报协议（UDP）数据包的发送与接收
• 5.2.5 传输控制协议（TCP）连接建立与终止过程
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 以太网实验系统节点实物图
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 个人简历