光纖交換機端口監控技術研究

魏皓劍

【摘要】? ? 光纖交換機的推廣應用對網絡通信的優化提升至關重要，端口監控作為光纖交換機運行的核心環節發揮著重要作用。本文對光纖交換機信息交換類型、傳輸功能進行研究，指出了當前光纖交換機端口監控存在的問題，最后對光纖交換機端口監控功能進行設計，提升了光纖交換機端口監控技術水平。

【關鍵詞】? ? 光纖通信? ? 交換機? ? 端口監控? ? 監控技術

引言：

隨著科學技術的不斷發展，網絡通訊傳輸技術得到日新月異的變革，光纖交換機的出現，從根本上提升了網絡通訊傳輸效率。光纖交換機作為一個網絡通訊中繼設備，是以光纖電纜為基本傳輸媒介的，不僅提高了傳輸效率，而且增強了抗干擾能力。端口監控也可以被稱作為端口鏡像，它是指采用特定技術將端口數據報文進行復制，同時將復制后數據報文傳輸至監控端口。

通常來講，在監控端口會安裝一臺具有數據分析功能的主機，系統管理人員通過對所采集到的數據報文進行數據分析，進而達到監控端口的目的。本文以光纖交換機為研究對象，對其端口技術進行研究，為進一步提升光纖交換機性能奠定基礎。

一、光纖交換機的概述

1.1光纖交換機的特點

光纖交換機是通訊網絡系統的最小實體單元，通常來講，它是由一個或者多個通訊交換接口組成，它包含了交換機構、通訊地址管理器、信息傳輸路徑選擇器、路由器、通訊交換網絡控制器和交換端口，其中交換機構可以實現通訊信號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，多功能交換機端口是實現一個以上功能端口的交換機。

1.2光纖交換機的信息交換形式

光纖交換機是以包交換的形式實現網絡信息交換，主要包括總線型信息交換、共享存儲型信息交換和CROSSBAR型信息交換三種形式。總線型信息交換是通過總線將光纖交換機輸入端口和輸出端口進行連接，極大降低了設計實現的難度，然而信息交換效率較低;共享存儲型信息交換是以中央處理器作為中間節點，暫時存儲來自輸入端口的數據包，同時負責向交換機輸出端口傳輸數據，該形式設計簡單，傳輸效率高，但內存會制約其性能的發揮;CROSSBAR型信息交換彌補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行連接，最大限度的實現了數據包的傳輸。

1.3光纖交換機的主要功能

光纖交換機各項功能的實現是通過交換機芯片來完成的，它可以實現光纖通道的高速信息交換，實現數據監控、通訊信息配置、通訊網絡管理的功能。通訊端口模塊是光纖交換機的重要組成部分，它的主要功能是實現光纖網絡通訊數據包的發送和接收，在整個發送和接收過程中，對數據幀的控制尤為關鍵。數據幀可以分為多播、單播和廣播三種形式，其中單播幀主要指的是通訊數據從一個端口輸入，然后通過另一個端口輸出;多播幀主要指的是通訊數據從一個端口輸入，然后通過多個端口輸出;廣播幀主要指的是通訊數據從一個端口輸入，然后從其他多個端口輸出。端口監控模塊是光纖交換機的核心部分，它主要實現對光纖交換機通信端口數據幀傳輸的監控，包括數據幀輸入監控、數據幀輸出監控和數據消息ID監控三種模式。當光纖交換機監控模塊處于端口輸入監控模式時，只能監控一個通訊輸入端口的數據幀;同樣，當光纖交換機監控模塊處于端口輸出監控模式時，只能監控一個通訊輸出端口的數據幀;當光纖交換機監控模塊處于數據消息ID監控模式時，可以同時對多個通訊端口的數據進行監控。

二、光纖交換機端口監控存在問題

隨著互聯網技術的不斷發展，通訊網絡技術逐漸趨于成熟，為光纖通訊的智能化、自動化發展奠定了基礎。然而，網絡數據處理模式不夠豐富、安全性能優化欠缺帶了光纖交換機端口監控還存在一些問題。

2.1監控模式優化不足，降低網絡數據傳輸效率

對于整個光纖通訊網絡而言，端口監控模式是重要環節，它對光纖通訊網絡運行效率、優化升級有著重要影響。光纖通訊網絡是一個基于網絡融合、數據信息傳輸交換等網絡體系，它對網絡通訊技術、數據監控技術的依賴程度較大，同時其系統性、復雜性又對數據監控優化升級提出更高要求，目前光纖交換機監控模式優化存在：

一是監控數據處理相對單一，由于光纖交換機在開發技術、設備制造過程中所采用的標準不統一，導致交換機運行過程中不能實現數據閉環共享，網絡技術壁壘為監控數據處理設置障礙;

二是通訊網絡優化技術面臨挑戰，運行模式對光纖通信的重要性不言而喻，尤其是特大型網絡，在大數據、云計算技術的應用下，光纖通訊網絡運行模式得到較好的優化，運行效率得到快速提升，但是運行模式優化仍存在諸多技術瓶頸，例如端口監控優化升級中數據失真問題等。

2.2安全性能優化欠缺，監控模塊升級滯后

在數字化時代大背景下，光纖網絡通信的發展要應當更加注重系統性能的整體提升，由于光纖網絡通信涉及領域廣泛，同時對優化技術的要求相對較高。當前，雖然云計劃、大數據等技術得到廣泛應用，然而，就光纖網絡通信而言，安全性能優化欠缺對監控模塊升級提出挑戰。

一是系統的安全性能是光纖網絡通信的關鍵和核心，在光纖網絡通信優化過程中，對系統的穩定性、安全性要求逐步提高，然而由于當前光纖網絡通信技術發展存在滯后，一些功能不能得到實現;二是光纖網絡通信應用擴展還存在不足，導致了系統功能設計與實現出現缺口，同時隨之而來的是系統資源使用效率低下，系統安全性能受到影響，同時對系統監控模塊的升級帶來了巨大影響。光纖交換機端口監控作為系統運行的核心環節，為系統平穩運行提供重要支撐，因此應當加大端口監控技術研究，進一步提升光纖交換機端口監控技術水平。

三、光纖交換機端口監控模塊設計

為了進一步實現光纖交換機網絡通信各端口數據的實時監控，同時能夠準確定位網絡通信異常信號，本文通過細化監控模塊功能接口，采用流水線設計理念，利用VERILOG描述語言設計了光纖交換機多端口監控模塊，提升了光纖交換機端口監控技術水平。

3.1監控模塊特征

該監控模塊實用性能比較強，它可以實現對光纖交換機多個通信端口數據包的監控，同時還兼顧系統處理器端口的數據包傳輸功能。當數據包通過端口監控模塊時，該模塊會根據數據包屬性對通過數據進行過濾，提升數據包傳輸的準確性。監控模塊與外部系統存在密切聯系，它負責對來自每個通信端口的數據包進行監控;可以實現與光纖交換機擴展模塊的互聯互通，擴展模塊可以將已完成的插入控制數據、消息數目數據、輸入輸出監控端口號等數據信息及時發送至監控模塊;可以實現與外部設備間的數據傳輸，系統處理器端口將數據包發送至端口監控模塊，由監控模塊將過濾后的數據包傳輸至外部設備;可以實現外部設備傳輸數據的過濾。該監控模塊可以滿足光纖交換機端口監控需求，它可以實現多端口同時監控，每個端口獨立運行，互補影響，同時一個端口監控可以反復使用;可以實現每個端口監控同時收發功能，也就是說，每個監控端口在接受數據包的同時，可以實現傳輸數據包的功能，兩個功能可以同時進行，相互不受干擾;端口監控的速率是可調節的，然而收發數據傳輸速率應保持相同。

3.2端口監控模塊組成

端口監控模塊主要由配置管理模塊、數據寫入控制模塊、ID消息快速查詢模塊、數據監控調度模塊、數據發送控制模塊、數據接收控制模塊組成。其中，配置管理模塊主要實現對端口監控子模塊的數據配置管理、工作模式監控、ID消息數據和內容的管理配置等;數據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通信端口寫入系統，并對監控端口號、ID消息內容、ID消息數目的配置進行操作;ID消息快速查詢模塊主要功能是將多路通信端口傳輸數據ID消息字段與內置消息ID進行匹配，如果匹配成功，則會向對應的監控控制模塊發送匹配成功信號;數據監控調度模塊主要功能是判斷端口數據優先級別并按優先級別讀取傳輸數據;數據發送控制模塊主要功能是將數據調度模塊所選擇出的優先級別最高的數據信號傳輸至監控端口;數據接收控制模塊主要功能是將監控端口所傳輸的數據保存至緩沖區，已備處理器端口數據讀取。

3.3監控模塊功能設計

監控模塊主要實現光纖交換機通信端口進行數據監控，主要包括輸入監控、輸出監控模式和消息ID監控模式。在數據傳輸過程中，還可以對處理器傳輸數據進行過濾，剔除問題數據。

3.3.1輸入監控功能

當光纖交換機處于輸入監控模式時，交換機一個監控端口與輸入端口是一一對應的，也就是說，一個監控端口只能對一個輸入端口數據進行監控。當光纖交換機初始化完成進入日常工作狀態，監控模塊調整為輸入監控模式，監控配置管理模塊將對交換機端口監控數據進行配置，通信端口號被輸送至監控模塊，同時通信端口數據被存儲在緩沖區已備數據讀取，數據調度模塊根據監控數據的優先級別分別對數據進行讀取，當所讀取的數據有效時，將其傳輸至控制模塊。

3.3.2輸出監控功能

當光纖交換機處于輸出監控模式時，交換機一個監控端口與輸出端口是一一對應的，也就是說，一個監控端口只能對一個輸出端口數據進行監控。與輸入監控模塊功能類似，監控配置管理模塊對監控端口進行配置，并將監控端口號傳輸至控制模塊，數據經過過濾，進入緩沖區，控制模塊根據數據優先級別進行數據傳輸。

3.3.3消息ID監控功能

當光纖交換機處于消息ID監控模式時，多個通信端口數據可以同時被監控，也就是說，一個監控端口可以實現多條消息ID的監控。當光纖交換機初始化完成進入日常工作狀態，監控模塊調整為消息ID監控模式，通信端口數據被發送至監控控制模塊，監控模塊對消息ID內容進行提取，并開展消息匹配對比。將匹配優先級別高的消息ID傳輸至緩沖區，以備數據調用。

四、結束語

在信息科技時代，光纖交換機在通信網絡系統的應用，對保障各方通信需求、提升系統通信能力發揮了重要作用。光纖交換機端口監控是通信網絡運行的核心環節，本文從輸入端口監控、輸出端口監控和消息ID監控三個方面對光纖交換機端口監控技術開展研究，實現了任意端口通信數據的實時監控，為光纖交換機功能提升和應用領域推廣奠定基礎。

參? 考? 文? 獻

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