WN204 高速切换冗余网卡
案例说明:
基于 FPGA 的 4 端口 10/100/1000M 网络接口卡
如今,网络技术已经渗透进世界的每一个角落,从各类行业应用到大众日常生活,网络早已从简单的信息承载平台转变为需要随时在线的关健业务和公共服务提供平台。正因如此,网络设施的健壮性和可靠性已经变得前所未有的重要。
为保障网络的可靠性,网络设计中利用冗余备份技术构建冗余网络体系是当前普遍采用的技术手段。冗余网络带来的体验,就是在网络链路发生中断或变化时,用户几乎感觉不到。而对于时延敏感业务,主备链路的切换时间的长短则直接关系到系统的可用性。
WN204 高速切换冗余网卡是一款具备冗余链路高速切换功能的
4 端口千兆网络接口卡。除了为台式机、服务器等网络设备提供高性能的千兆网络接口,WN204 创新性地提供独立的冗余链路,并具备主 / 备链路高速自动切换能力,在链路连通的层面上让网络真正具备“永远在线”的能力。
产品优势
主要特性
·包含 2 组独立的双冗余链路,每组均为 1+1 热备份;
·链路故障时,板卡自动切换,无需主机参与;
·主 / 备链路切换时间不大于 1 毫秒;
·主机侧接口为标准的网卡接口;
·两组双冗余链路相互独立,互不干扰;
·PCIE Gen2 x4 与主机接口;
·广泛适用于各种服务器、计算机、工控机及自定义设备等;
·支持 Window 及 Linux 等常见操作系统;
·主机与网卡之间预留 2 路千兆以太网接口,可做数据加密或功能扩展;
·可根据客户需求开发定制化功能
产品参数
产品型号
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WN204
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端口类型
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4 × RJ45 10/100/1000M 自适应
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传输介质类型
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3/4/5 类 UTP
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总线类型
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PCI-E Gen2 ×4
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主备链路数
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2 组,每组1主 +1备
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主备链路切换时间
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≤ 1ms
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尺寸
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168mm × 91mm
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最大功率
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15W
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工作温度
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0 - 35℃
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工作湿度
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85%,相对湿度
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其他
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支持系统Windows Server 2012,Windows 8,Windows Server
2008 R2,Windows 7, Windows Server
2008,Windows Vista,Windows Server 2003 R2,Windows Server 2003,Windows XP Professional,Linux Stable Kernel version 3.x,2.6,x,Red Hat Enterprise Linux 5,6,SUSE Linux Enterprise Server 10,11,FreeBSD 9,VMware ESX/ESXi
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联系方式
北京文展科技有限公司
电话:010-59713380
网址:www.wenrise.com
邮箱:sales@wenrise.com
地址:北京市海淀区上地十街辉煌国际 2 号楼 607
项目类型:通信
24端口以太网FPGA的开发板
案例说明:
板卡架构
板载FPGA(K7-325T)处理24端口10/100/1000M以太网数据;
FPGA外挂4Gbit的DDR3颗粒,最大支持800MHz;
板载CPU进行系统配置、管理,并与客户端软件通信;
板载CPU与FPGA之间通过100M以太网(RMII)及Local bus通信;
外部接口
数据通道:24端口10/100/1000M自适应以太网;
管理通道:100M以太网(通过局域网与客户端软件所在的上位机通信);
支持USB升级Boot程序;
板卡软件
支持网口升级软件大包;
FPGA通过外挂Flash加载。
配置方式
支持网口升级软件大包;
FPGA通过外挂Flash加载。
单板可通过Console口进行配置;
单板可通过Telnet及Web进行配置管理;
输入电源
单板通过12V直流电源供电;
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项目类型:通信
用网络损伤仿真验证网络系统的可靠性
案例说明:
随着网络复杂度的日益提高,网络系统项目的风险控制和成本管理的难度也水涨船高,因此能否在合理的成本范围内如期完成高质量的项目交付日益成为企业关注的焦点。充分、有效的产品验证及测试环节是确保上述目标得以实现的关健所在,而如何在实验室环境下为被测设备/系统提供真实的网络环境和高效的测试能力则是网络产品测试需要解决关键问题。
文展科技推出的WS1008网络损伤测试仪,既可以提供物理链路的超低时延通断功能,更可以对被测网络中的数据报文进行多种损伤处理及故障注入,为网络系统的充分验证提供有力支撑。
WS1008还可以对接收的数据报文做各种损伤模拟及故障注入,如延时发送,报文丢弃,报文重复,报文乱序,内容改写,FCS造错,插入指定报文,插入背景流量等。
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项目类型:数据通信
可实现任意端口间损伤的网络损伤仿真系统
案例说明:
可实现任意端口间损伤的网络损伤仿真系统
2019年12月,文展科技为西安某研究院所定制开发的可实现任意端口间损伤的网络损伤仿真系统正式交付使用。该系统用于为验证被测系统在不良的网络条件下的性能表现提供网络仿真环境。被测系统具有48台终端主机,要求损伤仿真系统可在任意两台主机之间形成指定的网络损伤。
根据上述特性要求可以看出,项目中需要的损伤仿真链路数较多,并且各损伤端口间需要具备数据交换的能力,目前市面上存在的网络损伤仪无法达到上述要求。
为了满足项目提出的相关需求,文展科技结合已有的产品技术为客户定制开发了单机具备12条损伤链路的网络损伤仿真设备WS1012和一套可满足客户需求的设备级联配套系统,为客户提供了一套完整的具备数据交换能力的高端口密度点对点网络损伤仿真系统。
经过一系列验证,多端口网络损伤仿真系统充分满足了客户对于任意两终端之间生成损伤流量的要求,对于验证和改进被测系统在非理想网络环境下的性能表现起到了必不可少的作用,同时也为后续同类型系统的研发提供了高效的测试环境。项目日前得以顺利交付。
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项目类型:测量/模拟
网络损伤仿真测试解决方案
案例说明:
WS1008网络损伤测试仪具备高性能的网络损伤仿真功能、冗余链路测试功能和线速流量生成功能,提供了综合性的网络系统测试方案,可充分测试、验证网络系统的抗损伤能力、链路切换能力及数据转发能力。为高可靠性网络系统提供有效的测试支撑。
• 网络损伤仿真功能具备时延、乱序、丢包、插包、重复报文、修改报文、背景流量等多种损伤仿真能力,通过灵活的损伤参数配置可制造出真实的广域网环境下的各类数据损伤。
• 冗余链路测试功能提供链路高速通断能力和精确的切换时间测量能力,具备主备链路自动交替切换功能,可以让用户轻松验证主备链路的切换性能,为验证和改进冗余网络系统提供充分依据。
• 流量生成功能提供10/100/1000M端口线速流量测试方案,可用于各类网络设备的压力测试,充分验证被测设备的数据转发能力。
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项目类型:通信
可实现任意终端间网络损伤仿真的多终端损伤仿真系统
案例说明:
在大规模的分布式系统中业务功能大多由数量庞大的终端承载,而各终端之间的协同表现往往决定着整个系统的性能表现。因此,在系统上线之前掌握和改进在真实的广域网环境下系统的可靠性和稳定性是确保系统成功部署的必要环节。为实现这一目标需要搭建一个具备大量终端接入能力的网络损伤仿真系统,用以在实验室环境下模拟各类网络损伤,精确定位在不同的网络状态下系统真实表现。
使用文展科技的WS1012网络损伤仿真仪配合相应的级联系统即可构成一个具备多终端接入能力的网络损伤系统,并且该系统可以在任意两个终端之间生成多种类型的网络损伤。
系统中使用的WS1012损伤仪具有12条损伤链路,每条链路可单独设置时延、丢弃报文、重复报文、修改报文、报文乱序、插入报文、限制带宽、生成误码、生成背景流等网路损伤功能,因此单台损伤仪可以连接12个被测终端。使用时将损伤仪串接在网络系统中,每条链路的右端口连接主机或终端,左端口连接级联系统。
通过多个WS1012级联,该仿真系统可以根据被测系统规模灵活扩容,并且可以在任意主机或终端之间的生成双向的网络损伤。
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项目类型:通信
冗余网络构建方案对比:VRRP协议、多网卡绑定及WN202冗余链路网卡
案例说明:
在组建网络时为网络设计冗余方案已经成为提高网络可用性必不可少的一环,伴随着网络技术的发展实现网络冗余的技术方案也是层出不穷,例如应用于服务器端的HA、LB,应用于存储的SAN、DAS、NAS等。本文重点针对链路冗余方案中的VRRP和多网卡绑定这两种典型的冗余技术做简要介绍并对比其优缺点,其后将介绍一种可实现主备链路微妙级切换的冗余网卡WN202。
1. VRRP协议
1.1 VRRP协议简介
VRRP:虚拟路由冗余协议(Virtual
Router Redundancy Protocol)是一种容错协议,多台具备VRRP功能的路由设备(路由器或三层交换机)可联合组成一台虚拟的路由设备,当同一备份组里的主设备出现故障时,VRRP通过一定机制可将业务切换到组内其它设备,从而保持通信的连续性和可靠性。
VRRP将局域网内的一组路由设备划分在一起,称为一个备份组。备份组由一个Master路由设备和多个Backup路由设备组成,功能上相当于一台虚拟路由设备。局域网内的主机只需要知道这个虚拟路由器的IP地址,并不需知道具体某台设备的IP地址,将网络内主机的缺省网关设置为该虚拟路由器的IP地址,主机就可以利用该虚拟网关与外部网络进行通信。
1.2 VRRP优缺点分析
优势:
组网方式成熟,现网有大量案例,在做上层设备替换时下层用户设备配置不需要改变。
劣势:
1) 互联心跳中断时会引发双主故障
2) 二层网络中,如果下联设备不是终端则可能导致环路
3) 当下联设备也为同厂家交换机且配置VRRP时,在VLAN号相同的情况下会导致虚拟MAC地址重复
4) 设备切换效率不高
VRRP的切换是通过监听主设备通告报文的方式实现的,Master路由设备向外发送通告报文的最短时间间隔为1s(Adver_Int的取值范围为1~255),而Master路由设备的死亡时间Master_Down_Interval = 3*Adver_Int
+ Skew_Time,假设一个VRRP虚拟路由设备的优先级为100,则Master_Down_Interval = 3*1 + (256-100)/256 = 3.609秒。这样的时间间隔对于一些时间敏感型的应用是不可接受的。
2. 多网卡绑定
2.1 多网卡bonding简介
Bonding(绑定)是一种linux系统下的网卡绑定技术,可以把服务器上n个物理网卡在系统内部抽象(绑定)成一个逻辑上的网卡,能够提升网络吞吐量、实现网络冗余、负载等功能。
Bonding技术是linux系统内核层面实现的,它是一个内核模块(驱动)。其原理是将多个物理网卡聚合成一个虚拟网卡,一张网卡正常工作,其余网卡作为备用,每隔一段时间(具体时间间隔与miimon参数相关,单位为毫秒),向正常工作的网卡发一状态询问,若没回复,则认为其运行失败,然后就会启用备用网卡,但是IP地址不会改变。
2.2 多网卡绑定技术优缺点分析
优势:
Linux系统自带功能,成本较低,除了可实现链路冗余之外还可以实现负载均衡、提升服务器吞吐率等功能。
劣势:
1) 网卡bonding的配置过程较为复杂,因配置错误引入的问题不容易排查。
2) 在Windows系统下想要通过多网卡绑定实现链路冗余需要安装额外软件,用在Windows系统下直接将多个网卡绑定同一IP的方式不能很好地实现冗余链路功能,往往还需要外部设备配合。
3) 聚合网卡的主备切换的方法与VRRP在原理上是相同的,因此切换时间同样受限于查询间隔时间。虽然在mode1下可以将miimon值尽量设置为很小,但是受限于设备硬件性能,实际切换时间最快也不会低于几十毫秒,这样的切换速率对于时间敏感型应用而言同样会产生影响。
3. WN202冗余链路网卡
3.1 WN202冗余链路网卡简介
WN202冗余链路网卡是一款具备冗余链路快速切换功能的4端口千兆网络接口卡,其中1、2端口组成互为主备的冗余网口,3、4口为普通千兆网口。WN202的总线接口为PCIE Gen2 ×4,可在PC机、服务器、工控机等设备上使用,支持Linux和Windows系统,免驱动,免配置。
WN202最大的优势在于其提供的冗余链路具备微秒级的自动切换能力,在链路连通的层面上让网络真正具备“永远在线”的能力。
同时,WN202还可以根据用户实际需求设定链路切换的判断条件,用以适应特殊的应用场景。
3.2 WN202工作原理
WN202的P1端口和P2端口从所在设备的操作系统上看呈现为一个网口,P1端口和P2端口对外呈现的IP和MAC地址相同。系统启动后默认P1端口为主链路端口,P2端口为备用链路端口,网卡上的控制系统会实时监测主链路的连接状态,当主链路状态异常时网卡会立即将P2端口切换为主链路,上下行数据通过P2端口所在链路进行传输。P1端口所在链路恢复正常后依然保持在备用链路状态,直到P2端口所在链路出现故障。
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项目类型:测量/模拟
羿网通 WT2100 网络测试仪
案例说明:
羿网通WT2100是一款集网络损伤仪、网络测试仪和冗余链路测试仪为一体的多功能仪器。
网络损伤仪
网络损伤仪具备时延、乱序、丢包、重复报文、修改报文、背景流量、生成误码、带宽限制等多种损伤仿真能力,通过灵活的损伤参数配置可制造出真实的广域网环境下的各类数据损伤。
网络测试仪
网络测试仪提供 10/100/1000M 端口线速流量生成能力,单端口支持多条流量,支持高性能和高端口密度两种测试模式,支持 RFC2544 测试套件,适用于多种网络设备测试场景。
冗余链路测试仪
冗余链路测试仪提供链路自动通断能力和精确的切换时间测量能力,可实现主备链路自动交替切换,可以轻松验证主备链路的切换性能,为验证和改进冗余网络系统提供充分依据。
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项目类型:通信
智能化的路由器性能测试方案
案例说明:
路由器作为IP网络的核心设备之一,通常也是网络性能表现的瓶颈所在,尤其在光纤入户普及率达到相当程度的今天,路由器的转发性能已经可以决定终端用户实际的网络可用带宽和网络质量。因此,路由器的性能测试也越来越得到重视。
一、性能指标
由于互联网相关的国际标准化组织并未针对网关类设备制定通用的测试标准,目前针对路由器的转发性能测试主要还是依据RFC2544测试基准进行相应性能的测试。RFC2544中定义了六项关键性能指标,分别是吞吐量、时延、丢包率、背靠背帧数、系统恢复时间和系统复位。
在实际的测试应用中,RFC2544的前四项指标对于评估路由器的转发性能更具指导意义,而后两项指标对于当前市面上流行的绝大多数路由器而言都能达到很高的标准,因此后两项一般会不进行针对性测试。
二、路由器的测试重点——跨网段转发性能测试
路由器通常至少有一个WAN口和多个LAN口,LAN口之间(除非特别设置)的数据转发是二层转发,因此一般情况下都能实现线速转发。而真正决定路由器互联网数据转发性能的是WAN口和LAN口之间的跨网段数据转发。
有别于二层转发设备(比如交换机),路由器的WAN口和LAN口之间上下行的数据转发是非对称的,具体来说,需要先有上行报文提供必要的寻址信息才能建立下行通路。因此路由器的WAN口和LAN口的数据转发测试较二层设备要更为复杂。
三、传统测试的一般步骤
在使用网络测试仪进行路由器转发性能测试时,一般的测试步骤如下:
-
登录路由器管理页面将WAN口设置为静态IP并记录所设置的IP地址和WAN口的MAC地址。
-
记录LAN口的IP地址(就是通常所说的网关IP)和MAC地址。
-
根据上述信息在测试仪上建立相应的上下行测试流量。
测试拓扑
以上图拓扑结构为例,测试仪端口P1与路由器LAN1相连,测试仪端口P2与路由器WAN口相连。P1模拟局域网内的终端设备,创建上行流量,P2模拟上级网络服务器端设备,创建下行流量。流量配置如下表所示。
流名称
|
发送口
|
接收口
|
协议类型
|
源MAC
|
源IP
|
目的MAC
|
目的IP
|
源端口号
|
目的端口号
|
S1
|
P1
|
P2
|
UDP或TCP
|
00-00-00-01-01-01
|
192.168.1.100
|
68-77-24-24-E2-6A
|
10.1.20.100
|
20000
|
30000
|
S2
|
P2
|
P1
|
UDP或TCP
|
00-00-00-01-01-02
|
10.1.20.100
|
68-77-24-24-E2-6B
|
10.1.20.13
|
30000
|
20000
|
-
先启动S1,建立上行数据通路的同时让路由器获知端口号与IP的对应关系。
-
启动S2,启动下行数据的发送和接收。
四、传统测试的难点
按照上述一般步骤进行测试时会存在以下难点:
-
被测路由器的地址信息不易获取
如果需要手动获取被测路由器的地址信息必须登录路由器web管理页并做相应记录,部分路由器的WAN口MAC地址甚至无法在管理页面中查看。虽然这类路由器可以通过抓包的方式间接获取地址信息,但操作过程更加繁琐。
-
需要对邻居发现报文进行应答才能保持通路
有些路由器会按照一定频率发出邻居发现查询报文(比如ARP request),如果持续一定时间不做应答,相应的通路会被路由器断开。遇到这样的路由器,除了配置前面提到的测试流量之外还需要手动配置相应的ARP reply报文以保持通路的持续。
-
端口号可能会被路由器更改
在某些情况下,上行流量源端口号在WAN口会被重新映射成其他端口号,这种情况下,下行流量如果继续使用原来配置的目的端口号将导致WAN口接收到报文后无法找到对应的LAN口,从而导致下行流量不通。此时必须设法获知被路由器修改后上行流量的源端口号并将下行流量的目的端口号改为相应的值才能形成下行通路。
五、使用智能化测试方案可解决上述难点
羿网通系列测试仪的RFC2544测试套件具备针对网关类设备的智能化测试方案,可以有效解决上述难点,极大简化了网关类设备的性能测试操作流程。羿网通的智能化测试方案具备以下功能:
-
自动获取被测设备的IP地址信息
测试仪与LAN口相连的端口可以通过模拟DHCP
client自动获取本端口IP和LAN口的网关IP。
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自动获取被测设备的MAC地址信息
完成IP地址设置后测试仪可自动获取被测设备WAN口和LAN口的MAC地址信息。
-
自动应答被测设备邻居发现查询报文
启用自动响应ARP功能后,测试过程中测试仪会自动应答被测路由器发出的ARP查询报文,避免通路断开。
-
自动获取下行流量的目的端口号
与WAN口相连的测试仪端口对应的下行流量可以自动获取下行报文的目的端口号。
通过使用上述功能,可以非常方便的实现对路由器等网关类设备WAN口和LAN口之间跨网段的RFC2544性能测试,极大地简化测试流程、提高测试效率。
北京文展科技有限公司
电话:010-59713380,13718181901
网址:www.wenrise.com
邮编:100085
地址:北京市海淀区上地十街辉煌国际2号楼607
项目类型:通信