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1、本科毕业设计基于FPGA的数据缓存与转发系统设计27摘要利用EDA工具进行设计、仿真和验证,能够加速设计的过程，降低开发风险，缩短开发周期。本设计采用的是FPGA芯片，它的设计周期短、灵活，能够提高系统的可靠性和集成度。它能够以其优势来处理IP数据报中的数据，大大减轻了CPU的负担。另外，它可以应用于多种场合，降低功耗，为进一步研究IP数据报的缓存和转发的系统提供条件。在未来信息无所不在的时代，网络将依靠其灵活性、可扩展性，以及建网迅速、维护方便等优势，让人们真正享受到简单、方便、快捷的连接。本论
2、文的主要工作如下：首先，本文简单介绍了FPGA的结构、工作原理、优点、发展前景和设计流程。其次，本文介绍了IP数据报和TCP协议、UDP协议、ICMP协议的基本概念、格式和工作原理。然后，根据安全逻辑需求，本文进行了基于FPGA的数据缓存和转发系统的设计。文中列出了功能实现框图，该框图包含5个功能模块，分别是IP数据报的缓存模块、判断模块、计数模块、限流模块、转发模块。缓存模块主要实现IP数据报的缓存，为下面的判断模块打下基础；判断模块主要是判断报文头部的版本号、头长度、协议类型（TCP,UDP,
3、ICMP）等功能；计数模块实现了TCP、UDP和ICMP报文个数统计，以及这三种类型报文的总数；为了防止报文泛滥使得系统瘫痪，限流模块设定了接收正确报文的总数，如果超过设定值，报文将被过滤掉；转发模块实现报文目的地址的提取，并根据该目的地址将数据报转发到相应的端口上。最后，本论文采用VerilogHDL硬件描述语言编写了5个功能模块的源程序和测试程序，在Modelsim软件上进行了功能仿真。仿真结果表明，这5个模块已经实现了各自的基本功能。关键词：IP数据报；FPGA；TCP协议；UDP协议；IC
4、MP协议27AbstractUsingEDAtoolscandesign,simulationandverification.Itcanspeedupthedesignprocess,reducedevelopmentriskandshortenthedevelopmentcycle.ThisdesignusesaFPGAchip,itsdesigncycleisshortandflexible.ItCanimprovesystemreliabilityandintegration.Itcould
5、takeitsadvantagetohandlethedatainIPdatagrams,thusitcangreatlyreducetheCPU’sburden.Inaddition,itcanbeusedinmanyoccasions,andreducepowerconsumption.ItisforfurtherstudyofthecacheandtheIPpacketforwardingsystemprovidingconditions.Ubiquitousinthecominginfor
6、mationage,thenetworkwillrelyonitsflexibility,scalability,andrapidnetworkconstruction,easymaintenance,andotheradvantages,sothatpeoplereallyenjoythesimple,convenient,fastconnection.Themainworkofthispaperisasfollows:First,thisarticlesimplyintroducestheFP
7、GAstructure,workingprinciple,advantages,prospectsfordevelopmentanddesignprocesses.Secondly,thearticledescribestheIPdatagramandtheTCPprotocol,UDPprotocol,ICMPprotocol'sbasicconcepts,basicformatandwork.Then,accordingtosecuritylogicrequirements,thisartic
8、lehasconductedFPGA-baseddatacacheandforwardingsystemdesign.Thepaperliststhefunctionrealizationdiagram,Thediagramincludesfivefunctionalmodules,namely,IPpacketbuffermodule,thejudgingmodule,thecountingmodule,thecurrentlimitmodule,therelaymodule.C
