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随着互联网的快速发展和网络带宽的不断提高，各种大型交换路由设备、网关和防火墙的大规模应用，网络结构日渐复杂，从而对网络设备的维护升级和应急处理提出了新的要求。以太网线路切换器实现了千兆以太网的线路切换功能，它能实时接收后端网络设备发起的切换命令和检测后端网络设备控制信号的状态，实现主用线路、备用线路、软直通线路和硬直通线路之间的切换。同时，它能够在系统掉电进行升级维修的情况下，自动实现网络的硬直通功能，保持网络的正常通信。本论文基于FPGA的流水线设计，以存储转发方式实现了千兆以太网的线路切换功能。主要工作包括以下几个方面：1、根据应用场合和性能要求，对以太网线路切换器进行总体设计，将其划分为电源板、总控制板和切换控制板，然后确定切换控制板使用FPGA内部实现MAC加外部PHY芯片的技术路线：在FPGA中实现MAC功能，包括以太网数据的转发、长度检测、CRC检测以及错误包的自动丢弃功能。2、完成切换控制板原理图设计，包括FPGA主控模块、千兆以太网接口模块和系统电源模块等。3、制定串口通信模块的应用层协议：总控制板作为主控，切换控制器作为分控，总控制板以读写操作方式来控制切换操作和收集切换控制板的状态信息。4、完成以太网数据处理模块，以存储转发的方式实现数据转发，并且对其进行延时和丢包的理论分析，其最大延时为24.41us，切换过程每个网口最多丢失2个以太网数据帧。5、进行硬件电路的调试、FPGA的功能仿真和在线调试，并对转发模块进行转发性能测试和丢包测试。在硬连接K0状态下，其开关时延在1us内，而K1、K2和K3状态下，存储转发的平均延时在24us内；由K0状态切换到其他状态时，丢包数量在20个内，K1、K2和K3三状态之间的切换，丢包数量在0～2个之间，与结论分析结果保持一致。本文研究的是网络应用场合中的一个重要设备，可使网络设备的日常维护和应急处理对网络通信的影响减小，保证网络的正常通信。