以太網(wǎng)交換機源代碼內(nèi)部

美國海軍多年來一直在作戰(zhàn)系統(tǒng)中使用以太網(wǎng)，但許多其他類型的平臺也因其易于和經(jīng)濟的實施、豐富的硬件支持和性能而轉(zhuǎn)向以太網(wǎng)。

許多軍事平臺正在采用GbE作為其骨干平臺內(nèi)網(wǎng)絡(luò)。美國海軍多年來一直在作戰(zhàn)系統(tǒng)中使用以太網(wǎng)，但許多其他類型的平臺也因其易于和經(jīng)濟的實施、豐富的硬件支持和性能而轉(zhuǎn)向以太網(wǎng)。其中一些新采用者滿足了全球信息網(wǎng)格（GIG）IPv6要求的要求，但許多采用以太網(wǎng)純粹是由于其優(yōu)點。以太網(wǎng)交換機是網(wǎng)絡(luò)的基本要素，以獨立或可嵌入的格式隨時可用，涵蓋了從良性辦公室到最苛刻的軍事規(guī)范的所有環(huán)境要求。

為特定應(yīng)用選擇網(wǎng)絡(luò)或交換結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，一個平臺上可能采用多種類型來實現(xiàn)最佳性能。主要競爭者的特征可以總結(jié)：

串行快速IO –高性能、高數(shù)據(jù)完整性、低延遲交換矩陣，用于機箱內(nèi)多個端口的互連。通常，串行 RapidIO 用于 DSP 應(yīng)用的多計算環(huán)境中。

光纖通道 -–支持同一網(wǎng)絡(luò)上的 SCSI 和 IP 等并發(fā)協(xié)議。它具有靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對于小型系統(tǒng)，無需交換機即可進行配置。在物理層面上使用光纖提供了固有的電磁效應(yīng)保護，使其適用于軍事應(yīng)用。光纖通道的主要商業(yè)用途是存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò) （SAN）。

PCI Express –高性能，可擴展的串行連接，使用類似PCI的內(nèi)存映射;通常用于連接高速外圍設(shè)備或傳感器;與PCI類似，因為它具有控制訪問的單個主站。

以太網(wǎng)–1 Gbps 的高性能

網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已推出，正在推出 10 Gbps;互聯(lián)網(wǎng)和知識產(chǎn)權(quán)的代名詞。它可以用作從板到板、機箱之間、系統(tǒng)之間的許多級別的互連，作為平臺內(nèi)專用網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)然還可以擴展到互聯(lián)網(wǎng)或軍方的 GIG。

交換機性能和互操作性的關(guān)鍵是板載軟件，包括協(xié)議、管理和操作系統(tǒng)。交換機的功能由 IEEE 物理和信令級別標(biāo)準(zhǔn)以及互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組 （IETF） 發(fā)布的用于交換機交換、路由和管理的評論請求 （RFC） 控制。交換機供應(yīng)商通常利用現(xiàn)成的實時操作系統(tǒng)和商業(yè)生產(chǎn)的協(xié)議軟件為其客戶提供完整的打包產(chǎn)品。然而，對于長期運行的軍事程序來說，這并不總是理想的解決方案，在這些程序中，客戶可能希望“凍結(jié)”在軟件的特定版本上，但仍能獲得支持，或者有能力將源代碼的有限權(quán)利傳遞給他們的最終客戶。

當(dāng)以太網(wǎng)用于實時平臺內(nèi)網(wǎng)絡(luò)時，可以針對該平臺修改時序和響應(yīng)參數(shù)以實現(xiàn)性能或確定性，這需要輕松訪問源代碼以進行修改及其后續(xù)的長期支持。這方面的一個例子是生成樹協(xié)議 （STP），它用于確定通過網(wǎng)絡(luò)的消息的最佳路由。當(dāng)建立任何新連接時，它必須首先偵聽并了解網(wǎng)絡(luò)的適用路由，然后再建立其正常運行。選擇根網(wǎng)橋（交換機），然后 STP 使用樹結(jié)構(gòu)中的最短路由在交換機之間創(chuàng)建通過網(wǎng)絡(luò)的路徑。如果沒有STP，此路由可能會創(chuàng)建環(huán)路，從而導(dǎo)致交換機之間的廣播風(fēng)暴。STP 可能需要幾分鐘才能建立新的路由，然后設(shè)備才能在網(wǎng)絡(luò)上處于活動狀態(tài)。為了解決這種延遲，引入了快速生成樹協(xié)議（RSTP）來提供

更快速的樹收斂，但在關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)中的特定情況下，需要更快的重新收斂。

平臺內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，例如可能在裝甲戰(zhàn)車、無人機 （UAV） 或海軍艦艇的作戰(zhàn)系統(tǒng)上實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)，本質(zhì)上是一個封閉的專用網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)將設(shè)計有許多冗余路徑，以便在發(fā)生戰(zhàn)斗損壞時提供增強的生存能力。如果活動路徑丟失，等待幾秒鐘讓RSTP重新建立網(wǎng)絡(luò)路由是不可接受的，但是在封閉的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，可以在其正常限制之外更改RSTP的參數(shù)，以提供對路徑故障的更快響應(yīng)。通過減少檢測故障和重新建立網(wǎng)絡(luò)路由的時間，可以定制平臺內(nèi)網(wǎng)絡(luò)以滿足特定平臺的關(guān)鍵性要求，同時仍保留以太網(wǎng)提供的經(jīng)濟性和易用性。

訪問交換機源代碼和快速更改以適應(yīng)特定客戶要求的能力都是成功定制商業(yè)技術(shù)以適應(yīng)軍事計劃有時獨特要求的基本要素。認(rèn)識到這一點，GE Fanuc推出了OpenWare，這是一個交換機管理包，由內(nèi)部編寫

的模塊和開源模塊混合配置而成，為其支持IPv4和IPv6的新系列NETernity以太網(wǎng)交換機提供完整的協(xié)議，管理和操作系統(tǒng)套件。RM922C 是一款 6U VME 格式的 24 端換機。

利用商業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)所能提供的最佳優(yōu)勢對軍事項目有很多好處。它意味著更低的開發(fā)成本、更快的部署時間和更低的風(fēng)險。然而，有時為了滿足最嚴(yán)格的軍事要求，最好需要更好。以太網(wǎng)交換機使用久經(jīng)考驗的技術(shù)，可以在安全性、時間敏感性和故障安全操作比商業(yè)交換機更關(guān)鍵的方面進行改進。但這需要訪問和修改交換機源代碼的能力。提供這一點只會有助于增強以太網(wǎng)在更廣泛的關(guān)鍵和戰(zhàn)略軍事平臺中的采用

，其中許多平臺今天仍在使用專有解決方案。

審核編輯：郭婷