光纤交换机端口监控技术研究

魏皓剑

【摘要】    光纤交换机的推广应用对网络通信的优化提升至关重要，端口监控作为光纤交换机运行的核心环节发挥着重要作用。本文对光纤交换机信息交换类型、传输功能进行研究，指出了当前光纤交换机端口监控存在的问题，最后对光纤交换机端口监控功能进行设计，提升了光纤交换机端口监控技术水平。

【关键词】    光纤通信    交换机    端口监控    监控技术

引言：

随着科学技术的不断发展，网络通讯传输技术得到日新月异的变革，光纤交换机的出现，从根本上提升了网络通讯传输效率。光纤交换机作为一个网络通讯中继设备，是以光纤电缆为基本传输媒介的，不仅提高了传输效率，而且增强了抗干扰能力。端口监控也可以被称作为端口镜像，它是指采用特定技术将端口数据报文进行复制，同时将复制后数据报文传输至监控端口。

通常来讲，在监控端口会安装一台具有数据分析功能的主机，系统管理人员通过对所采集到的数据报文进行数据分析，进而达到监控端口的目的。本文以光纤交换机为研究对象，对其端口技术进行研究，为进一步提升光纤交换机性能奠定基础。

一、光纤交换机的概述

1.1光纤交换机的特点

光纤交换机是通讯网络系统的最小实体单元，通常来讲，它是由一个或者多个通讯交换接口组成，它包含了交换机构、通讯地址管理器、信息传输路径选择器、路由器、通讯交换网络控制器和交换端口，其中交换机构可以实现通讯信号的多帧或者多电路交换;交换端口可能是E端口，也可能是F端口或者是FL端口，多功能交换机端口是实现一个以上功能端口的交换机。

1.2光纤交换机的信息交换形式

光纤交换机是以包交换的形式实现网络信息交换，主要包括总线型信息交换、共享存储型信息交换和CROSSBAR型信息交換三种形式。总线型信息交换是通过总线将光纤交换机输入端口和输出端口进行连接，极大降低了设计实现的难度，然而信息交换效率较低;共享存储型信息交换是以中央处理器作为中间节点，暂时存储来自输入端口的数据包，同时负责向交换机输出端口传输数据，该形式设计简单，传输效率高，但内存会制约其性能的发挥;CROSSBAR型信息交换弥补了上两种信息交换的不足，它将不同输入端口与输出端口进行连接，最大限度的实现了数据包的传输。

1.3光纤交换机的主要功能

光纤交换机各项功能的实现是通过交换机芯片来完成的，它可以实现光纤通道的高速信息交换，实现数据监控、通讯信息配置、通讯网络管理的功能。通讯端口模块是光纤交换机的重要组成部分，它的主要功能是实现光纤网络通讯数据包的发送和接收，在整个发送和接收过程中，对数据帧的控制尤为关键。数据帧可以分为多播、单播和广播三种形式，其中单播帧主要指的是通讯数据从一个端口输入，然后通过另一个端口输出;多播帧主要指的是通讯数据从一个端口输入，然后通过多个端口输出;广播帧主要指的是通讯数据从一个端口输入，然后从其他多个端口输出。端口监控模块是光纤交换机的核心部分，它主要实现对光纤交换机通信端口数据帧传输的监控，包括数据帧输入监控、数据帧输出监控和数据消息ID监控三种模式。当光纤交换机监控模块处于端口输入监控模式时，只能监控一个通讯输入端口的数据帧;同样，当光纤交换机监控模块处于端口输出监控模式时，只能监控一个通讯输出端口的数据帧;当光纤交换机监控模块处于数据消息ID监控模式时，可以同时对多个通讯端口的数据进行监控。

二、光纤交换机端口监控存在问题

随着互联网技术的不断发展，通讯网络技术逐渐趋于成熟，为光纤通讯的智能化、自动化发展奠定了基础。然而，网络数据处理模式不够丰富、安全性能优化欠缺带了光纤交换机端口监控还存在一些问题。

2.1监控模式优化不足，降低网络数据传输效率

对于整个光纤通讯网络而言，端口监控模式是重要环节，它对光纤通讯网络运行效率、优化升级有着重要影响。光纤通讯网络是一个基于网络融合、数据信息传输交换等网络体系，它对网络通讯技术、数据监控技术的依赖程度较大，同时其系统性、复杂性又对数据监控优化升级提出更高要求，目前光纤交换机监控模式优化存在：

一是监控数据处理相对单一，由于光纤交换机在开发技术、设备制造过程中所采用的标准不统一，导致交换机运行过程中不能实现数据闭环共享，网络技术壁垒为监控数据处理设置障碍;

二是通讯网络优化技术面临挑战，运行模式对光纤通信的重要性不言而喻，尤其是特大型网络，在大数据、云计算技术的应用下，光纤通讯网络运行模式得到较好的优化，运行效率得到快速提升，但是运行模式优化仍存在诸多技术瓶颈，例如端口监控优化升级中数据失真问题等。

2.2安全性能优化欠缺，监控模块升级滞后

在数字化时代大背景下，光纤网络通信的发展要应当更加注重系统性能的整体提升，由于光纤网络通信涉及领域广泛，同时对优化技术的要求相对较高。当前，虽然云计划、大数据等技术得到广泛应用，然而，就光纤网络通信而言，安全性能优化欠缺对监控模块升级提出挑战。

一是系统的安全性能是光纤网络通信的关键和核心，在光纤网络通信优化过程中，对系统的稳定性、安全性要求逐步提高，然而由于当前光纤网络通信技术发展存在滞后，一些功能不能得到实现;二是光纤网络通信应用扩展还存在不足，导致了系统功能设计与实现出现缺口，同时随之而来的是系统资源使用效率低下，系统安全性能受到影响，同时对系统监控模块的升级带来了巨大影响。光纤交换机端口监控作为系统运行的核心环节，为系统平稳运行提供重要支撑，因此应当加大端口监控技术研究，进一步提升光纤交换机端口监控技术水平。

三、光纤交换机端口监控模块设计

为了进一步实现光纤交换机网络通信各端口数据的实时监控，同时能够准确定位网络通信异常信号，本文通过细化监控模块功能接口，采用流水线设计理念，利用VERILOG描述语言设计了光纤交换机多端口监控模块，提升了光纤交换机端口监控技术水平。

3.1监控模块特征

该监控模块实用性能比较强，它可以实现对光纤交换机多个通信端口数据包的监控，同时还兼顾系统处理器端口的数据包传输功能。当数据包通过端口监控模块时，该模块会根据数据包属性对通过数据进行过滤，提升数据包传输的准确性。监控模块与外部系统存在密切联系，它负责对来自每个通信端口的数据包进行监控;可以实现与光纤交换机扩展模块的互联互通，扩展模块可以将已完成的插入控制数据、消息数目数据、输入输出监控端口号等数据信息及时发送至监控模块;可以实现与外部设备间的数据传输，系统处理器端口将数据包发送至端口监控模块，由监控模块将过滤后的数据包传输至外部设备;可以实现外部设备传输数据的过濾。该监控模块可以满足光纤交换机端口监控需求，它可以实现多端口同时监控，每个端口独立运行，互补影响，同时一个端口监控可以反复使用;可以实现每个端口监控同时收发功能，也就是说，每个监控端口在接受数据包的同时，可以实现传输数据包的功能，两个功能可以同时进行，相互不受干扰;端口监控的速率是可调节的，然而收发数据传输速率应保持相同。

3.2端口监控模块组成

端口监控模块主要由配置管理模块、数据写入控制模块、ID消息快速查询模块、数据监控调度模块、数据发送控制模块、数据接收控制模块组成。其中，配置管理模块主要实现对端口监控子模块的数据配置管理、工作模式监控、ID消息数据和内容的管理配置等;数据写入控制模块主要功能是将配置完成的工作模式通过光纤交换机通信端口写入系统，并对监控端口号、ID消息内容、ID消息数目的配置进行操作;ID消息快速查询模块主要功能是将多路通信端口传输数据ID消息字段与内置消息ID进行匹配，如果匹配成功，则会向对应的监控控制模块发送匹配成功信号;数据监控调度模块主要功能是判断端口数据优先级别并按优先级别读取传输数据;数据发送控制模块主要功能是将数据调度模块所选择出的优先级别最高的数据信号传输至监控端口;数据接收控制模块主要功能是将监控端口所传输的数据保存至缓冲区，已备处理器端口数据读取。

3.3监控模块功能设计

监控模块主要实现光纤交换机通信端口进行数据监控，主要包括输入监控、输出监控模式和消息ID监控模式。在数据传输过程中，还可以对处理器传输数据进行过滤，剔除问题数据。

3.3.1输入监控功能

当光纤交换机处于输入监控模式时，交换机一个监控端口与输入端口是一一对应的，也就是说，一个监控端口只能对一个输入端口数据进行监控。当光纤交换机初始化完成进入日常工作状态，监控模块调整为输入监控模式，监控配置管理模块将对交换机端口监控数据进行配置，通信端口号被输送至监控模块，同时通信端口数据被存储在缓冲区已备数据读取，数据调度模块根据监控数据的优先级别分别对数据进行读取，当所读取的数据有效时，将其传输至控制模块。

3.3.2输出监控功能

当光纤交换机处于输出监控模式时，交换机一个监控端口与输出端口是一一对应的，也就是说，一个监控端口只能对一个输出端口数据进行监控。与输入监控模块功能类似，监控配置管理模块对监控端口进行配置，并将监控端口号传输至控制模块，数据经过过滤，进入缓冲区，控制模块根据数据优先级别进行数据传输。

3.3.3消息ID监控功能

当光纤交换机处于消息ID监控模式时，多个通信端口数据可以同时被监控，也就是说，一个监控端口可以实现多条消息ID的监控。当光纤交换机初始化完成进入日常工作状态，监控模块调整为消息ID监控模式，通信端口数据被发送至监控控制模块，监控模块对消息ID内容进行提取，并开展消息匹配对比。将匹配优先级别高的消息ID传输至缓冲区，以备数据调用。

四、结束语

在信息科技时代，光纤交换机在通信网络系统的应用，对保障各方通信需求、提升系统通信能力发挥了重要作用。光纤交换机端口监控是通信网络运行的核心环节，本文从输入端口监控、输出端口监控和消息ID监控三个方面对光纤交换机端口监控技术开展研究，实现了任意端口通信数据的实时监控，为光纤交换机功能提升和应用领域推广奠定基础。

参  考  文  献

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