江蘇宏圖高科技股份有限公司(南京 210009) 易洪波

南京電子技術研究所（南京 210013） 吳海兵

越廣泛的應用。局域網中，交換機可以過濾數據包或者重新生成并轉發(fā)新包，把一個大的網絡劃分成幾個獨立的沖突域，不同的沖突域之間可以互相溝通,有效地削減甚至消除網絡中的信號碰撞, 避免廣播風暴, 減少誤包和錯包的出現，支持更長的傳輸距離和更多的網絡節(jié)點。當前，在寬帶網絡出現以后，網絡應用越來越高級，如，視頻點播和mp3等多媒體應用。在不斷發(fā)展的環(huán)境下，各種應用對以太網交換機有了更多的要求，除了更高的速率外，還要求具有完善的網管和更高的智能化程度，能實現虛擬子網劃分（virtual lans）、標記虛網（vlan tagging）、鏈路匯聚、流量控制等功能。但隨著功能的完善，設備的價格也隨著上升。下面就介紹一種有極高性價比的以太網交換機。

2 vt6526芯片簡介

vt6526是臺灣威盛公司(via technology inc.)生產的一種低功耗、無阻塞共享內存進行存儲轉發(fā)的第2層單芯片交換集成電路，它以線速提供24個10m/100mbps端口和2個10m/100m/1000mbps端口。圖1是它的原理方框圖。圖1中,bsf是基準頻率,mac是介質訪問控制,mib是管理信息庫,其余如,ledc、ledio、bs__alert、smii、ssmiix24、gmii、tbi、miix2等都是接口協議。

從圖1可以看出,vt6526是一種低成本、無阻塞的第2層以太網交換芯片。它總共有26個mac，包括24個10m/100mbps端口和2個10m/100m/1000mbps端口，每個端口都可以通過eeprom在初始化配置中或cpu在線設置成通過手動或自適應以全速或半雙工在10mbps和100mbps運行，并可選擇是否開啟流量控制。

在輸入端口對每個數據包進行crc校驗，輸入輸出控制模塊根據前向表格對收到的數據包在隊列控制器和緩沖控制器的協助下進行轉發(fā)，前向表格控制器根據收到的數據在生成樹算法下對前向表格進行更新。在vlan模式下，輸入輸出模塊根據相應的vlan規(guī)則給數據包加入、移去、更改vlan標簽。

在eeprom中存儲有初始化配置數據，全局配置模塊中存儲交換機運行時的關鍵數據和全局信息；cpu-i/o控制提供芯片和cpu之間的接口，可以通過dma方式與16位cpu（如80186，arm等）接口，也可以通過ide接口與8位cpu接口（如8051）；led控制器將交換機狀態(tài)通過送出串行數據送出驅動led顯示；bsf控制模塊中存放進行廣播的包；sram控制器存放了所有控制數據和包數據的訪問請求。

3 網管型智能以太網交換機應用方案

利用vt6526可以開發(fā)多種以太網交換機，下面介紹一種以vt6526為核心開發(fā)的一個24個10m/100m端口再加2個1g端口的網管型智能以太網交換機系統。3.1 硬件 一個網管型以太網交換機的硬件主要由以下幾個部分組成：

（1） 第2層交換芯片：它根據mac地址對數據鏈路層（layer2）的數據包進行存儲轉發(fā)，并在cpu的支持下完成vlan等多種基于第2層協議的應用，選用vt6526作為第2層交換芯片；

（2） 嵌入式cpu子系統 ：嵌入式cpu子系統主要通過配置和監(jiān)測等網管軟件對交換機進行管理，使交換機在第2層協議的支持下對其所在的網絡進行管理，并與其他交換機或路由器交換信息以組成更大的網絡。選用samsung 公司的s3c4510b cpu，該cpu是一種集成了16/32位arm7tdmi risc處理器的, 價格比較低廉且適用于嵌入式以太網應用(如hub/switch等)的處理器。該cpu以dma方式和vt6526連接，以符合ieee 802.3u協議第22部分的串口與88e3081和88e1000連接。

（3） 物理層（phy）芯片：物理層芯片實現802.3 協議中物理層的功能，選用3個marvell公司的88e3081 10m/100mbps快速以太網收發(fā)器作為端口0到端口24的物理層芯片，該芯片是一個8口10m/100mbps快速以太網收發(fā)器;端口25和26是10m/100m/1000mbps端口,因此，選用88e1000 gbit以太網收發(fā)器,該收發(fā)器符合ieee802.3 1000baset/100base-tx/10base-t。如果選用88e1000s芯片，即可提供gbit 的光接口。

（4） 收發(fā)調制模塊（transformer module）: 該模塊是將物理層芯片的輸出數據調制成適合線路傳輸的信號，將接收到的線路信號解調成物理層芯片可識別的數據。在端口0到端口24選用3個pulse 公司的h1140模塊。該模塊是一個8口10m/100mbps快速以太網收發(fā)調制模塊。端口25和26選用h5012模塊，它是一個支持以太網10/100/1000baset應用的2口模塊，支持utp 5類線。

（5） 本交換機的電源有3.3v、2.5v、1.8v、1.5v幾種。 圖2是該交換機的硬件原理框圖。

3.2 網管軟件

由于這是一種網管型的交換機，交換機的軟件除了完成對vt6526等芯片的驅動控制外，還需支持相關的第2層協議和部分第3層協議以提供完善的網絡管理功能, 網管軟件是交換機的重要組成部分，也較為復雜，該網管軟件的功能層次圖和基本流程圖如圖3和圖4所示。圖3中，cli是主叫線路識別，snmp是簡單網絡管理協議，igmp是internet組管理協議窺探。圖4中，udp是用戶數據報協議，stp是信令轉發(fā)。

其主要的功能需求如下：

用vxworks嵌入式實時操作系統（rtos）開發(fā)下列的網管軟件單元：
·vt6526等芯片的驅動控制；
·二層相關協議支持：spanningtree、gvrp、gmrp、igmp snooping；
·管理方式：snmp、web方式、cli（命令行），其中，cli同時基于telnet或串口（console口）；
·ip相關協議需求：tcp/ip、snmp、rmon、telnet、tftp、http；
·文件系統（基于flash）。

·基于端口的vlan：在這種模式下，所有的數據包和相關端口的pvid聯系在一起，以pvid為標記在組成vlan的相關端口之間轉發(fā)，可以不使用標簽；

·基于標簽的vlan：這種模式下，在軟件的支持下，交換機內建立一個符合802.1q協議的vlan網橋，它分析所收到的每一個包，根據收到的包的vlan 標簽頭，將該包歸屬到一個且唯一的一個vlan中去，并在相應的vlan中進行轉發(fā)。在此過[ll]程中，交換機支持跨vlan之間的包過濾和基于vlan的生成樹；

基于協議的vlan：在這種模式下，交換機根據數據包所使用的協議，建立該包的vlan id，并以之為基礎進行轉發(fā)，該模式支持ip、arp、novell ipx、apple talk、decnet mop等十多種協議。

（2） 支持802.3ad聯接聚合：交換機支持最多8個聚合群，用戶可以在0端口到25端口（10m/100m/1000 mbps端口）內任意選擇最多4個端口建立一個聚合群。

（3）提供數據流監(jiān)測功能：交換機可以對入口、出口以及端口的雙向數據流量進行監(jiān)測。

（4）支持stp和基于vlan 的stp。

（5）在有igmp請求的前提下，交換機提供ip多播。

（6）在網絡拓撲結構有變化的情況下可以快速重配置。

（7）支持輸入輸出速率控制：交換機支持基于端口輸入輸出的速率控制，如，若端口0配置為10mbps，用戶可以通過編程將它的有效速率控制為1mbps。

4 結束語

此交換機提供了24個10m/100m端口和2個10m/100m/1000m端口，非常適合中等規(guī)模局域網核心交換，城域網和局域網的寬帶接入。該交換機使用了廉價的vt6526交換芯片，結合了s3c4510b cpu和完善的網管軟件，使得交換機具有極強的智能程度和網絡管理能力，因此，成本較低，具有很高的性價比。