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

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡流量與通信需求急劇增長，隨之帶來的是網(wǎng)絡技術(shù)的快速變革。路由轉(zhuǎn)發(fā)設備，作為互聯(lián)網(wǎng)中最主要的聯(lián)網(wǎng)設備，其性能與網(wǎng)絡的通信質(zhì)量息息相關(guān)，高性能的高端路由器對于運營商、大型企事業(yè)單位、政府部門等來說已經(jīng)是迫切的需求。轉(zhuǎn)發(fā)處理技術(shù)是影響網(wǎng)絡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，因而對路由器數(shù)據(jù)面的快速轉(zhuǎn)發(fā)成為網(wǎng)絡設備研究的一大重點。作為第五代路由器標志的網(wǎng)絡處理器(NP，

2、network processor)，不但繼承了RISC(reduced instruction set computer，精簡指令集計算機)和ASIC(Application Specific Integrated Circuit，具體應用集成電路)分層處理的思想與優(yōu)點，而且具有強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)絡設備研究領(lǐng)域的熱點技術(shù)之一。
　　 本文基于EZchip公司第三代網(wǎng)絡處理器，展開對高性能路由器

3、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面的研究與實現(xiàn)，在詳細學習研究了該網(wǎng)絡處理器的基礎(chǔ)上，研究討論其在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡設備設計中的特點與優(yōu)勢，針對高性能路由器的特性，利用該處理器設計并實現(xiàn)了設備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面的功能，重點是實現(xiàn)數(shù)據(jù)報文的快速轉(zhuǎn)發(fā)，達到單端口10Gbps的線速轉(zhuǎn)發(fā)速率和雙向流量管理5Gbps線速速率。出于簡化設計與可驗證性考慮，提取數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面代表性的業(yè)務加以實現(xiàn)。具體而言，實現(xiàn)了OSI(Open System Interconnect)七層網(wǎng)絡模型中二層與三層的

4、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面業(yè)務，二層業(yè)務分為單播、組播、泛洪和學習，主要內(nèi)容有生成樹協(xié)議實現(xiàn)，VLAN(Virtual Local Area Network)實現(xiàn)，QinQ實現(xiàn)，端口聚合實現(xiàn)，報文的快速復制等；三層業(yè)務分單播和組播，主要內(nèi)容有路由表的快速查找，RPF(Reverse-pathForwarding)檢測，報文的快速復制等。在以上實現(xiàn)的此基礎(chǔ)上，再利用網(wǎng)絡處理器的TM(traffic management)模塊對數(shù)據(jù)流進行分層的流量管理和鏡