高性能TCP協(xié)議處理的硬件設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、如今，TCP/IP協(xié)議已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用最基本的協(xié)議。傳統(tǒng)方式下，TCP/IP協(xié)議由中央處理器、微處理器以軟件的形式處理。然而，隨著以太網(wǎng)速率從10Mbits/s提高到10Gbits/s，CPU已經(jīng)很難滿足TCP/IP協(xié)議處理的需要了。因此，為了減輕CPU的協(xié)議處理負(fù)擔(dān)，TCP/IP協(xié)議處理技術(shù)顯得越來越重要。其中，TCP/IP卸載引擎(TCP/IP Offload Engine，TOE)技術(shù)成為研究的熱點。
　　 本文研究了一

2、種高性能TCP/IP卸載引擎的系統(tǒng)架構(gòu)并用硬件實現(xiàn)，主要實現(xiàn)了傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。系統(tǒng)主要分為三個模塊:TCP協(xié)議處理模塊、定時器模塊、亂序報文重排模塊。定時器模塊負(fù)責(zé)管理TCP協(xié)議定時器;亂序重排模塊利用外部存儲器緩存亂序報文，實現(xiàn)TCP亂序報文重排功能，包括報文的亂序和重疊;TCP協(xié)議處理模塊是TOE的核心模塊，實現(xiàn)報文處理、指令處理、定時器超時處理功能，也是本文介紹的重點。設(shè)計中，為了易于查找TCP連接信息、管理連接，系統(tǒng)對每條T

3、CP連接分配一個連接ID，連接ID根據(jù)四元組HASH運算得到，連接斷開時，連接ID被釋放。面向流管理的HASH查找技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的熱點，本文采用CRC算法作為HASH算法，并采用公共溢出區(qū)法解決HASH沖突。其次，TOE提供一套簡單的控制接口。
　　 本設(shè)計在Altera StratixIV FPGA上實現(xiàn)，設(shè)計經(jīng)過詳細(xì)的功能仿真驗證和板級驗證。功能仿真分服務(wù)器端和客戶端對連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接終止進(jìn)行軟件驗證。板級驗證包