基于虚拟网络设备的虚拟交换机设计分析探讨

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摘要：随着社会的发展，科学技术的进步，计算机技术和通信技术的开发应用，传统的真实硬件环境和真实的网络环境的已经不能达到要求。为了解决这一问题，基于虚拟网络设备的虚拟技术应运而生，虚拟网络设备的虚拟交换机的应用能够让用户不再真实的环境下就能够进行软件的开发调试。虚拟网络设备的虚拟交换机的开发应用不仅能够达到经济、方便，而且其高效率、易扩展的特点也成为虚拟交换机的一大亮点，下面主要进行分析基于虚拟网络设备的虚拟交换机的设计。

关键词：虚拟网络设备 虚拟交换机 设计

1、虚拟交换机的工作原理

在网络系统中，对于同一局域网的机器彼此之间能够实现相互访问，即使在物理上机器分布在不同的地点，但是在逻辑上是统一虚拟网络的机器依然能够实现彼此之间的访问，基于这样的一个原理，从而得出虚拟交换机。虚拟交换机技术主要是将两个物理上连接在一起的交换机结合在一起，对外呈现出一个虚拟并具有一定的逻辑关系的交换机，在虚拟交换机在使用VSS技术后，对于SW5和WS6，可以认为是连接在同一交换机上，并且能够实现的EtherChannel技术的应用。EtherChannel也能够实现冗余和负载均衡的功能。由于使用VSS技术后系统只有一个逻辑交换机，在网络拓扑中也没有交换环路，也不需要STP和VRRP，从而大大的简化了虚拟交换机问题的复杂性[1]。

2、虚拟交换机的设计分析

2.1基于流分组虚拟交换机设计

在虚拟交换机设计的过程中采用流分组交换技术对网络协议不用改动，只要通过交换内核协议栈就能够实现交换工作，从而能够极大的增加数据交换效率，但是需要在虚拟交换机的内核协议栈数据结构上设计一些数据流控制的信息以进行标识当前的数据报文属于的数据流。数据报文控制信息如下表1所示：

在对数据报文进行标识后，其数据报文的头部结构应如表2所示，并且逻辑报文的生存时间不仅能够有效防止逻辑数据报文在网络中过久的滞留而造成网络队列排列过长而出现溢出的现象，而且还可以有效保证数据帧在成环的链路中能够被转发，从而实现两之间的多路径转发的特点[2]。

虚拟交换机的虚拟网卡对每一个发出的数据报文的控制信息都需要进行标记，并且对于相连接的交换节点在受到相应的数据包后，也将会根据控制器的数据建立虚拟连接表，并且交换节点还可以根据数据报文的控制信息查找相应的虚拟表，最后将其发送到相应的端口，从而完成数据报文的交换。

而在流的分组交换中可以在虚拟机内部网络通信中进行设定MTU数据包进行提高数据报文的转发效率，并且在内核协议栈中可以避免IP重装和分组的过程，从而能够降低数据报文的转发延时。在虚拟设备中对于每一个虚拟端口的虚拟连接设计，可以进行自由的配置匹配规则用以对数据报文的过滤和匹配，假如某一个端口限制的IP地址为10.0.0的数据包发送，如果接收到类似的数据包就抛弃。

2.2 虚拟交换机系统模块的设计分析

2.2.1 虚拟端口管理模块

虚拟端口模块的处理主要是负责虚拟交换机的虚拟端口的初始化以及端口发送接收队的维护，当虚拟交换机系统初始化后并在网络端口建立成后，就可以对虚拟端口进行数据初始化，当模拟器终端连接后应该将虚拟端口和终端两者进行绑定，在终端断开后只要进行恢复数据就能够使端口继续使用，并且虚拟端口管理提供的接收发送对列接口，从而能够为其他的模块提交接收或者发送的数据请求[3]（如表3，4）。

2.2.2 虚拟网络模块

网络模块的主要作用是负责与网络网络相关的所有的工作。在虚拟网络交换机设计的过程中首先建立监听端口，然后与模拟实体交换机物理进行连接，接收模拟器发送的数据有数据处理模块进行处理，并将数据进行业务处理模块处理，最后将处理后的数据放在每一个端口的发送消息队列中，并由网络模块发送到指定的模拟器的终端[4]。

3、结语

虚拟交换机是数字程控交换机所具备的一种功能，是当今信息通信中一种最新的应用技术，它也是构成虚拟平台网络的重要的角色，在虚拟交换机设计的过程中，利用虚拟网络设备的流分组交换技术以及以太网系统设计不仅能够达到组网灵活性、业务流动性的特点，而且还能实现安全、自适应以及易管理等特点。

参考文献

[1]王隆杰.虚拟网络交换机技术[J].通信技术，2009，42（4）：83—86.

[2]王胜利.使用虚拟交换机实现远程网络接入[J].电脑知识与技术（技术论坛），2005（4）：57—59.

[3]Dominique Guinard，Stamatis Karnouskos.Interacting with the SOA—Based Internet of Things：Discovery，Query，Selection and On-Demand Provisioning of Web Services.IEEE Transaction on Services Computing，2010，3（3）：102-105.

[4]李兴笃，张鹏.基于交换机端口的虚拟局域网的实现技术[J].甘肃科技，2007（10）：40—41.