基于網(wǎng)絡(luò)處理器的高性能路由器轉(zhuǎn)發(fā)面的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)流量與通信需求急劇增長(zhǎng)，隨之帶來(lái)的是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速變革。路由轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，作為互聯(lián)網(wǎng)中最主要的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，其性能與網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量息息相關(guān)，高性能的高端路由器對(duì)于運(yùn)營(yíng)商、大型企事業(yè)單位、政府部門(mén)等來(lái)說(shuō)已經(jīng)是迫切的需求。轉(zhuǎn)發(fā)處理技術(shù)是影響網(wǎng)絡(luò)性能與成本最重要的部件，而包轉(zhuǎn)發(fā)性能是路由器最基本的特性，也是高端路由器最關(guān)鍵的特性，因而對(duì)路由器數(shù)據(jù)面的快速轉(zhuǎn)發(fā)成為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備研究的一大重點(diǎn)。作為第五代路由器標(biāo)志的網(wǎng)絡(luò)處理器(NP，

2、network processor)，不但繼承了RISC(reduced instruction set computer，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))和ASIC(Application Specific Integrated Circuit，具體應(yīng)用集成電路)分層處理的思想與優(yōu)點(diǎn)，而且具有強(qiáng)大的可編程靈活性與數(shù)據(jù)處理能力，其已經(jīng)成為高性能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)之一。
　　 本文基于EZchip公司第三代網(wǎng)絡(luò)處理器，展開(kāi)對(duì)高性能路由器

3、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面的研究與實(shí)現(xiàn)，在詳細(xì)學(xué)習(xí)研究了該網(wǎng)絡(luò)處理器的基礎(chǔ)上，研究討論其在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，針對(duì)高性能路由器的特性，利用該處理器設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了設(shè)備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面的功能，重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)文的快速轉(zhuǎn)發(fā)，達(dá)到單端口10Gbps的線速轉(zhuǎn)發(fā)速率和雙向流量管理5Gbps線速速率。出于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)與可驗(yàn)證性考慮，提取數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面代表性的業(yè)務(wù)加以實(shí)現(xiàn)。具體而言，實(shí)現(xiàn)了OSI(Open System Interconnect)七層網(wǎng)絡(luò)模型中二層與三層的

4、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面業(yè)務(wù)，二層業(yè)務(wù)分為單播、組播、泛洪和學(xué)習(xí)，主要內(nèi)容有生成樹(shù)協(xié)議實(shí)現(xiàn)，VLAN(Virtual Local Area Network)實(shí)現(xiàn)，QinQ實(shí)現(xiàn)，端口聚合實(shí)現(xiàn)，報(bào)文的快速?gòu)?fù)制等；三層業(yè)務(wù)分單播和組播，主要內(nèi)容有路由表的快速查找，RPF(Reverse-pathForwarding)檢測(cè)，報(bào)文的快速?gòu)?fù)制等。在以上實(shí)現(xiàn)的此基礎(chǔ)上，再利用網(wǎng)絡(luò)處理器的TM(traffic management)模塊對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行分層的流量管理和鏡