基于通用以太网卡的高性能通信库设计实现

采用硬件无关的设计方法,在Linux下实现了一个基于通用以太网卡的高性能集群通信库HPCL/Ethernet。该库利用Linux操作系统的网络设备接口实现了对各种以太网NIC(Network Interface Card)的支持,在软件层实现一个轻量级通信协议支持消息的可靠传输。采用通道简化缓冲区管理,固定缓冲区策略来减少消息拷贝,采用中断回收技术、链路层直接处理消息来优化通信。测试结果表明,该通信库在传输小消息时具有很低延迟,在传输大消息时具有高带宽的特点。传输消息长度为1196bytes时带宽高达1.18E+08bytes/s,是千兆以太网卡硬件带宽的94.4%。     

SS-RTUDP:轻量级实时网络通信协议在集群系统中的实现

轻量级实时网络通信协议对于科学计算集群与视频服务集群至关重要．SS—RTUDP以UDP协议为基础，通过以下途径在集群系统得到实现：静态分配网络资源、用户空间到内核空间的数据零拷贝操作、添加实时平滑层以及使用伪中断技术消除网卡硬件中断开销．性能测试结果表明该协议不仅具有较UDP更小的通信延迟与更高的通信带宽，同时较大程度提高了集群系统的实时通信性能．     

基于Linux数据链路层MPI通信机制的设计与实现

针对MPI集群通信的特点,通过分析当前网络的通信结构和MPI的点到点通信模式,提出了一种基于数据链路层的集群通信机制,用以减少协议开销和内存拷贝次数,从而提高集群节点间的通信性能,并且通过实验验证了该机制的可行性。     

应用传输协议XTP对集群内部通信性能的改善

文中提出采用高效、灵活的XTP传输协议改进集群系统的内部通信性能。针对集群应用的通信特点，从理论上论述了XTP有效改善集群内部通信性能的协议机制。通过试验，在集群环境下实现用户层XTP，比较了XTP与传统通信协议的网络性能，并选取典型集群应用，比较了在XTP和传统通信协议下集群内部通信性能。实测数据表明，采用XTP在一定程度上改善了集群系统通信性能。     

基于ZigBee的体育运动体征数据安全传输方案

针对体育运动场景中用户体征数据无线传输易遭受伪造、篡改、假冒等多种攻击问题,基于ZigBee技术提出一种无需双线性对运算的体征数据安全传输方案.该方案采用椭圆曲线密码构建节点间的消息签密协议,为用户提供了身份隐私保护和体征数据保密性功能.安全性分析证明,该方案的安全性高于同类方案;性能分析表明,相较于同类方案,该方案降低了设备的计算开销,并且未增加额外的通信开销.     

基于YunSDR-Y450的BRNs网络路由协议实现

阻继网络(Barrage Relay Networks,BRNs)是针对战术互联网提出的一种多跳自组织的新型网络路由协议。该协议利用无线网络的广播特性实现路由与数据传输,具有低开销、低时延和高鲁棒性的特点,可适应复杂多变的网络环境。基于YunSDR-Y450射频通信硬件完成了路由协议开发与测试。该实现方案以时分多址技术与自主协同技术为前提,通过传输路由控制消息(请求与回复)完成受控拦截区域的建立。节点对路由控制消息中的关键值进行处理,再判定本地在受控拦截区域中的传输属性,从而完成路由过程。消息在受控拦截区域中可以进行快速传输,其时延主要依赖物理传输速度。     

WMSNs的安全合作处理密钥管理协议

提出一种基于两跳分簇网络结构的安全合作处理密钥管理协议,能支持无线多媒体传感器网络的合作处理.通过建立簇内和邻簇的密钥对,明显降低了存储开销,解决了密钥对建立和更新过程中通信开销大的问题.性能分析和仿真结果显示,密钥对建立和簇密钥更新通信开销分别减少300%和50%,并有抵制俘获攻击的能力.与不加密直接传输进行比较,加密合作传输的网络性能更优,特别是网络生存周期提高了153%.     

移动自组网中一种基于最稳路径的QoS路由

该文提出了一种基于预测机制的QoS路由协议。该协议在移动预测的机制下，通过选取满足QoS条件（链路带宽和传感延时）的最稳传输路径来实现，模拟结果表明这种方案在自组网中可获得较好的网络性能和较低的控制开销，能有效支持具有QoS需求的多媒体信息的传输。     

选择性传输协议的实现及在DVE中的应用

在分布式虚拟环境中,为了提供高水平的通信服务,需要灵活高效的传输协议。分布式虚拟环境中传输的消息可以分为两类:大量的场景更新信息,这种消息需要保证实时性;相对较少的控制信息,这种消息传输强调可靠性。为满足分布式虚拟环境中消息传输的不同需求,这里实现了一种新的传输协议——选择性传输协议,并将其成功地应用于笔者实现的一个分布式虚拟环境平台CADRTI。该协议提供了有效的重传缓存管理,避免了确认信息爆炸,还可以有效减少系统通信开销及缓解网络拥塞。     

强弱状态信息结合的MANET位置服务协议*

为了优化位置服务,提出一种强弱状态信息结合的位置服务协议,该协议能动态调整位置服务策略,以适应通信需求的变化。通过实验分析了该协议的存储和通信开销,以及对上层路由协议的报文延迟和送达率的影响。实验结果表明,该协议在保持较高性能的基础上减小了开销。     

一种跨平台的实时TCP/IP协议栈设计

为提高异构系统下网络通信的实时性,提出一种跨平台的实时TCP/IP协议栈(RTTCP/IP)实现方法。运用操作系统适配技术屏蔽底层数据处理的差异性,增强协议栈的可移植性和可扩展性;通过简化TCP/IP协议栈的结构,减少协议栈对系统资源的占用;采用内存映射技术,将内核空间地址映射到用户空间,避免用户与内核间的数据拷贝操作;引入基于时分多址的介质访问机制和数据包优先级策略,防止网络传输冲突,解决数据包优先级倒置问题。测试结果表明,RTTCP/IP实现方法能够减少系统开销和通信延迟,提高系统实时性和稳定性。     

TCP/IP协议栈的实现方法

TCP/IP协议是实现网络通信最基本的协议,对网络数据的可靠性传输有很大的影响。随着网络技术的发展,将嵌入式系统中引入TCP/IP协议具有明显的现实意义。然而受到嵌入式系统资源的限制,需要将TCP/IP协议进行简化,从而实现嵌入式系统中TCP/IP协议的有效利用。本文对TCP/IP协议状况进行概述,并对TCP/IP协议的特点和TCP/IP协议的简化进行分析,最后提出TCP/IP协议的实现方法,旨在简化操作,提高嵌入式系统的运行效率。     

基于VPN的远程粮情检测系统通讯软件研究

针对本地化粮情检测系统实现远程操作,研究Winsock与VPN技术在系统通讯软件中的应用。VPN技术可以大幅降低搭建专网所需的网络设备成本与管理难度,使用Winsock技术可以提供完整的TCP/IP底层协议从而减少程序开发时间。本文设计一种基于VPN的远程粮情检测系统的通讯软件,在多线程下有效利用套接字的拥塞模式并完成网络状态自检,通过设置VPN客户端提升网络传输速度,实现系统通讯软件安全、可靠、快速的运行。     

在TCP／IP协议网络中实现任务间的数据通讯

本文通过简单介绍ＴＣＰ／ＩＰ协议的Ｓｏｃｋｅｔ界面以及ＴＣＰ的Ｃｌｉｅｎｔ客户进程建立，ＴＣＰ的Ｓｅｒｖｅｒ服务器进程的建立，使读者初步了解ＴＣＰ／ＩＰ的网络开发界面。并通过一个具体实例及其源程序，使读者了解如何实现在ＴＣＰ／ＩＰ协议网络中任务间的数据通讯。本文最后指出，由此用户可在网络应用层上进行许多网络开发工作，如远地过程调用（ＲＰＣ）等。     

User-level network interface protocols

Modern high speed local area networks offer great potential for communication intensive applications, but their performance is limited by the use of traditional communication protocols, such as TCP/IP. In most cases, these protocols require that all network access be through the operating system, which adds significant overhead to both the transmission path (typically a system call and data copy) and the receive path (typically an interrupt, a system call, and a data copy). To address this performance problem, several user level communication architectures have been developed that remove the operating system from the critical communication path. The article describes six important issues to consider in designing communication protocols for user level architectures. The issues discussed focus on the performance and semantics of a communication system. These issues include data transfer, address translation, protection, and control transfer mechanisms, as well as the issues of reliability and multicast. To provide a basis for analyzing these issues, the authors present a simple network interface protocol for Myricom's Myrinet network, which has a programmable network interface. Researchers can thus explore many protocol design options, and several groups have designed communication systems for Myrinet. The authors refer to 11 such systems, all of which differ significantly in how they resolve these design issues but all of which aim for high performance and provide a lean, low level, and more or less generic communication facility     

工业以太网协议EtherNet/IP

工业以太网已经成为控制系统网络发展的主要方向。文中所介绍的EtherNet／IP协议是一种优良的工业以太网方案。由于它采用了CIP协议及新的生产者／消费者的通信模式，使得控制网络设备能够更有效地传输数据，更容易与Internet／Intranet集成。同时，它是一种面向对象和开放性的控制网络方案。采用这种方案的控制网络具有较好的一致性，能够解决控制网络中互操作的难题。     

移动自组网中Anycast路由协议的研究

讨论了Anycast通信协议模型和研究现状，提出一种基于AODV的Anycast路由协议用于移动自组网IP流通信．同时，在NS2模拟器中扩充了Anycast协议模块，并采用不同的网络参数测试了协议的性能．模拟结果显示，Anycast协议能有效平衡网络负载，减少包传输延时，增大网络吞吐能力．在节点移动性高且链路断裂频繁的情况下，Anycast服务也能提高移动自组网的性能．     

基于TCP/IP协议的智能交通信号机的远程通信设计与实现

设计并实现了基于以太网控制器ENC28J60的具有TCP／IP通信功能的智能交通信号机，重点介绍了系统以太网通信接口硬件设计以及TCP／IP通信的软件实现方法；在实验室环境下，通过集线器将信号机和上位计算机组网，正确设置各项网络参数，信号机能够实时发送路口交通方案信息给上位计算机并在计算机监控界面显示，同时计算机可对现行交通方案进行修改，然后下传给路口信号机，改善交通流量控制；实验结果表明，在长时间、高频率的通讯过程中。系统运行性能良好，稳定可靠。     

一种基于自定义以太网帧的高速数据传输协议及在成像系统中的应用*

针对将TCP/IP协议栈运用在嵌入式成像系统中作为通信方式时所存在的传输速度较低的不足,提出一种将数据封装在自定义以太网帧中进行传输的通信方式,并针对这种方式实现了网卡的驱动,定义了3种帧格式它们分别用于启动曝光、数据传输、数据重传等,设计一种基于状态机的控制协议实现相机的控制及图像数据的传输,最终在硬件平台上实现基于这种方法的成像系统。实验测试表明在NiosII嵌入式处理器工作在150MHz、uCosII操作系统条件下,基于自定义以太网帧的传输方式能将图像数据的传输速率提升4倍以上,这种方式特别适用于传输速率要求较高且资源有限的嵌入式程序成像系统。     

EtherNet/IP在工业控制领域的应用研究

工业以太网已经成为控制系统网络发展的主要方向.文中所介绍的EtherNet/IP协议是一种优良的工业以太网方案.由于它采用了CIP协议及新的生产者/消费者的通信模式,使得控制网络设备能够更有效地传输数据,更容易与Internet/Intranet集成.同时,它是一种面向对象和开放性的控制网络方案,采用这种方案的控制网络具有较好的一致性,能够解决控制网络中互操作的难题.