OpenFlow交換平臺的FPGA設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為支撐當(dāng)代人們生活、娛樂、工作、學(xué)習(xí)等各個方面的基礎(chǔ)性設(shè)施之一?，F(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)把控制邏輯和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)緊耦合在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)控制平面管理的復(fù)雜化，也使得網(wǎng)絡(luò)控制層面新技術(shù)的更新和發(fā)展很難直接部署在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上，靈活性和擴(kuò)展性較差，很難適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展。路由器的廠商出于自身考慮，對外開放的路由器控制功能較少，對新型網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究造成了一定的局限，使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的靈活性和功能的擴(kuò)展性受到很大的限制。隨著網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的發(fā)展，校園

2、網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)維管理、網(wǎng)絡(luò)安全和多業(yè)務(wù)服務(wù)等方面越來越顯得力不從心，無法滿足校園信息化業(yè)務(wù)的需求。SDN技術(shù)的核心理念是使網(wǎng)絡(luò)軟件化并充分開放，從而使得網(wǎng)絡(luò)能夠像軟件一樣便捷、靈活，以此提高網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新能力。通過園區(qū)SDN控制器和可編程的Openflow能力，高校IT人員可以對業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑進(jìn)行全局規(guī)劃控制，在現(xiàn)有物理網(wǎng)絡(luò)上根據(jù)規(guī)劃構(gòu)建虛擬多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)不同種類業(yè)務(wù)在轉(zhuǎn)發(fā)面上的安全隔離，目前商用OpenFlow交換機(jī)價格昂貴，文中提出基于基于O

3、NetCard板卡搭建OpenFlow交換平臺的實現(xiàn)方案，以Xilinx Kintex7-325T FPGA作為數(shù)據(jù)包處理核心，保證了數(shù)據(jù)處理性能和可編程性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析SDN技術(shù)和OpenFlow協(xié)議的特點(diǎn)，并針對現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)存在的問題和瓶頸，提出校園級 OpenFlow交換平臺，旨在實現(xiàn)高效靈活的虛網(wǎng)隔離和統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)資源管控，為校內(nèi)各學(xué)術(shù)團(tuán)隊提供了方便有力的科研實驗環(huán)境。⑵提出了基于ONetCard板卡搭建

4、OpenFlow交換平臺的整體實現(xiàn)方案。首先分析OpenFlow交換平臺的設(shè)計需求，從數(shù)據(jù)處理速度和可編程的角度，選擇以FPGA為處理核心的ONetCard板卡作為數(shù)據(jù)處理層。OpenFlow交換平臺的軟件部分位于Linux主機(jī)內(nèi)，通過PCI-E與ONetCard板卡相連，實現(xiàn)流表的下發(fā)和管理。⑶提出了OpenFlow交換平臺的數(shù)據(jù)處理平面的設(shè)計方案。對數(shù)據(jù)平面采用模塊化的設(shè)計思路，基于AMBA總線實現(xiàn)模塊間的互連互通?；诹魉€設(shè)計，