虚拟网桥设计(毕业设计54页、21561字+图+程序)
摘要：网络通信发展到今天已经非常成熟，一定程度上成为了我们日常生活中的一部分。在教学及实验中，怎样再现网络通信原理是一个非常重要的问题。网桥是通信网络中的基本设备之一，有必要了解其内部工作原理，以加深对网络体系结构、协议工作原理的理解，而不是通过简单的输入输出关系来推断其内部工作原理。本文在深入理解网桥核心技术的基础上，使用Windows应用程序模拟了网桥基本工作原理，包括帧的转发、MAC地址过滤表的形成与管理等。同时开发了与之配套的主机端软件，自己定义了与实际非常接近的帧结构，并利用IP组播技术，在应用层上构建虚拟的以太网环境，提供可用于模拟网桥工作原理的实验平台。
关键词：虚拟网桥；IP组播；帧转发；地址过滤

Design of Virtual Bridge
Abstract：The network correspondence has already developed extremely mature today, it has become a part of our daily life in a certain degree. In teaching and experiment, how to reappear the network correspondence principle is an extremely important issues .The net bridge is one of fundamental equipments in the network. It is necessary to understand its interior principle of work in order to understand system structure and the agreement principle of the network ，not to infer its interior operational principle from the simple relation of input to output. The basic operational principle of bridge is simulated with application program of Windows in the dissertation, including repeater of frames, foundation and management of bridge MAC table. In addition, the host-side software is developed and the frame structure is defined which is fairly close to the real one, and the experimental platform which can be used to simulate operational principle are provided by constructing the virtual Ethernet environment on the application layer using IP group technology.
Key words: Virtual Bridge， IP Multicast， Frame transponders， Address Filtering

目  录
第1章  引言 1
第2章  背景知识简介 3
2.1    TCP/IP协议简介 3
2.1.1    TCP/IP模型 3
2.1.2    TCP/IP协议的操作 3
2.2   组网设备介绍 4
2.3   网桥原理 5
2.3.1    IEEE802协议在网桥中的应用 5
2.3.2    网桥原理 6
2.3.3    网桥功能 7
2.4   套接口原理 8
2.4.1    套接口 8
2.4.2    套接字 9
2.4.3    选择网络协议 10
2.4.4    Windows中的套接口 10
2.5  本章小结 10
第3章  虚拟网桥需求分析 11
3.1   模拟环境需求 11
3.2   模拟主机端需求 11
3.3   模拟网桥端需求 12
3.4   本章小结 13
第4章  虚拟网桥的实现 14
4.1   设计构思与手段 14
4.2   虚拟网桥端模块 15
4.2.1   虚拟网桥端模块结构 15
4.2.2   端口管理模块 15
4.2.3   收/发帧模块 17
4.2.4   帧处理模块 17
4.2.5   地址学习模块 18
4.2.6   帧转发模块 19
4.2.7   计时系统 21
4.3   虚拟主机模型 23
4.3.1   虚拟主机结构 23
4.3.2   端口管理模块 24
4.4   界面设计 26
4.4.1   界面设计分析 26
4.4.2   界面结构设计 27
4.5   其他设计 27
4.5.1   网桥端网络接口层设计 28
4.5.2   主机端网络接口层设计 33
4.5.3   模块间的通信 34
4.6   本章小结 34
第5章   模拟软件测试 36
5.1   界面介绍 36
5.2   软件功能测试 37
5.2.1   测试目标 37
5.2.2   测试方案和结果 37
5.3   本章小结 42
全文总结 43
致  谢 44
参考文献 45
附录1    网桥过滤表学习地址流程 46
附录2    网桥转发帧流程 47
附录3    网桥动态表项老化流程 48

 
第1章  引言
网络通信发展把世界各地的计算机连接起来，实现了数据通信、资源共享等多种功能的连接。网桥是现代网络通信中的重要设备之一，它工作在数据链路层，将两个局域网（LAN）连起来，根据MAC地址来转发帧，可以看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地址进行转发）。网桥一般可分为两种：透明网桥和源路由选择网桥[1]。简言之，使用前者时，不需要改动硬件和软件，无需设置地址开关，无需装入路由表或参数，只需插入电缆就可以，现有LAN的运行完全不受网桥的任何影响。源路由选择的核心思想是假定每个帧的发送者都知道接收者是否在同一LAN上，当发送一帧到另外的网段时，源机器将目的地址的高位设置成1作为标记，此外，它还在帧头加入一定的路由信息。
网桥的概念从提出至今已有十多年，第二层交换机就是根据网桥原理发展的产品。但实际的交换机其内部的工作状况几乎被隐藏起来了，学生只能把它当作一个黑盒，通过输入输出的关系，根据原理来推断其内部工作状态。为了更好的了解网桥或交换机的原理，同学们都希望能深入网桥内部直观了解其工作细节。如果用实际的交换机作实验工具，一般需要一系列复杂的配置过程，且能了解到的内部工作情况也有限，再加上交换机的价格昂贵，一旦在实验中造成损坏，代价太大。因此设计一个模拟软件，能真实地、简单易懂地表现网桥的内部工作情况，就显得十分必要，这就是本模拟软件诞生的原因。
虽然对网桥原理的描述文章数不胜数，但由于知识产权保护问题，涉及具体的网桥软硬件实现的文献却几乎没有。因此，只能我们在仔细分析网桥工作原理和研究第二层交换机输入输出的基础上，自己设计网桥内部的工作流程和细节，模拟了网桥基本工作原理，包括帧的转发、MAC地址过滤表的形成与管理等，尽可能真实地再现网桥的工作原理。同时，由于设计软件时充分考虑了模块的复用性，本软件使用的界面环境、网桥的内部工作模块都可以被其它类似软件复用，具有良好的移植性，从而提高编写软件的效率。
本论文设计的结构框架如下：
第一章对本设计的研究背景以及国内外研究现状进行了介绍，并总结了本课题的意义，让读者清楚本论文的研究方向。
第二章对本设计的体系结构进行了探讨，并提出了设计中的关键技术。
第三章通过对课题的研究，对其需求进行分析。
第四章对系统的实现平台和设计工具进行了简单的介绍，然后对各模块功能的实现进行了讲解。
第五章对设计进行了详细的介绍，并对设计到的方法进行了选择比较，最后分析调试过程以及调试中的常见错误，并提出了解决办法和局限性。
第六章对本设计进行总结，并对设计中遇到的问题进行了总结。