路由与交换实验——软件二层交换机的实现

一． 实验目的

1、熟悉基于NetMagic08的Fast架构编程；
2、了解在linux环境下的c程序的编写、编译与调试；
3、了解软件实现交换功能的代码设计；
4、理解自学习二层交换机的工作原理；

二． 实验内容

1、基础要求：虚拟机环境下编写一个基于fast架构工作的软件自学习二层交换机。
2．扩展要求：通过fast函数，实现交换表的硬件卸载以及通过读取硬件计数器，实现带宽统计以及链路状态的判断，并且制作界面展示。

三． 实验环境

1. 1台管理节点主机；3台主机A、B以及C；（分别连接到2口和3口）
2. 4根网线；
3. NetMagic08开发平台；
4. 软件Quartus 16。
5. NetEXP虚拟机运行环境
   主机及网络详细配置参照附带的实验环境拓扑及软件配置文档。

四． 实验步骤

1 配置环境

导入NetEXP虚拟机（netesp.ova文件）；

配置网络，连接方式为桥接，并且使用PCIe GbE Family Controller，打开虚拟机：

2 实验步骤

Step.1打开终端，输入命令：

sudo

Step.2输入密码：123123，即可进入root账户模式

Step.3随后输入命令：

ifconfig

查看当前的以太网接口名称，如图为“eth0”

Step.4配置以太网接口的IP地址以及子网掩码

ifconfig eth0 136.136.136.137/24 up

Step.5将enp0s25的IP地址设置为136.136.136.137之后，输入如下命令、切换至驱动程序目录：

cd fast-l2switch-08/fast/driver/netmagic08

Step.6按下回车执行命令，切换至netmagic08目录下，然后输入并执行命令开始编译驱动程序：

make clean && make

Step.7编译完成之后，输入并执行命令（其中ctlif_name=后接的参数为以太网接口的名称）：
insmod nm08.ko ctlif_name=eth0

Step.8加载驱动之后，确保已经连接了netmagic08，输入执行如下命令：

cd ../../l2switch

输入如下命令执行基本io输出功能：

./fastio

或者输入如下命令执行2层交换功能：

./l2switch

Step.9观察结果：

五． 实验思考

在实验报告中回答本实验环境的ubuntu系统内核修改了什么部分，为什么要做修改？

从该文档说明看出Ubuntu需要支持FAST架构以及net Magic08的虚拟驱动。

本次实验由于在虚拟机中已经有实现了的fast程序因此较为简单。但该实验涉及到的知识点很广，包括Ubuntu中的软件实现交换机的代码设计以及基于Fast架构编程方法和二层交换机等等。
二层交换机是指只支持OSI第二层(数据链路层)交换技术的交换机，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。　当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。