网络处理器中包分类引擎设计.pdf

西北工业大学
硕士学位论文
网络处理器中包分类引擎设计
姓名:关爱芳
申请学位级别:硕士
专业:计算机科学与技术
指导教师:高德远
20070301
处理网络事务的处理器一网络处理器。另外一些新的网络应用如数据包摘要随着的发展和新技术的不断出现,对中间网络交换设备的要求越来越高,网络交换设备不仅要具有高速性还要具有高度的灵活性,因此诞生了专门过滤、区分服务、服务质量、多播、流量计费等,都需要对到达的数据包进行分类。因此数据包分类成为网络处理器中的一种关键操作。本论文来源于西北工业大学航空微电子中心承担的预研课题:高性能网络处理器的研究与应用,在该研究课题中,作者主要负责包分类协处理器的分析与设计。论文的主要研究工作包括:绱砥魈逑到峁辜捌浞⒄骨魇频难芯坑敕治觯掷嘞喙丶际醯难究与分析,并对目前包分类算法进行划分和性能比较。蛄空鄣枷胗糜诨谠W榭占涞陌掷嗨惴ㄖ校诖嘶∩仙杓埔种改进的包分类算法:元组向量折叠算法杂布迪职掷嘁娼醒芯坑敕治觯诙嘤蚍纸獍掷嗨惴,设计一种用于硬件实现包分类的分类器构造方案,并依据该分类器设计包分类引擎模型。1嘈碫攵愿梅掷嘁婺P徒蟹抡嫜橹ぃ⒍云湫阅芙关键词:网络处理器,包分类,分类器,包分类引擎,元组空间行分析。
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指导教师签名鞅学位论文作者签名:型缒学位论文作者签名:基垄耋研年弓月刃日御月四日学位论文知识产权声明书知钔年氯腥西北工业大学学位论文原创性声明本人完全了解学校有关保护知识产权的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西北工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证,毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西北工业大学。保密论文待解密后适用本声明。秉承学校严谨的学风和优良的科学道德,本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用的内容和致谢的地方外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果,不包含本人或他人已申请学位或其它用途使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人学位论文与资料若有不实,愿意承担一切相关的法律责任。/一
于处理网络事务的处理器一网络处理器第一章绪论课题研究背景及来源随着传输技术的不断进步和光纤媒介的使用,网络带宽的增长速度逐渐超过了网络设备处理能力的增长速度,而且这种差距有加大的趋势,这使得网络系统的瓶颈由“带宽”又逐渐变成了中间“网络处理设备”。因此对中间网络处理设备的速度要求越来越高。另外,新的网络应用不断出现,网络设备需要支持的协议数目越来越多、协议内容也越发复杂,中间网络设备需要具有高度的灵活性来满足新协议和新业务的升级,并为不同用户和业务提供不同的阅鼙U稀K姓庖切都要求中间网络设备能够高速、灵活地完成各种协议上的包处理任务,专门用网络处理器是现代网络设备话惆ㄒ蛱赝兄鞲赏诵穆酚善鳌边缘路由器、交换机、网关设备和移动设备终端等械暮诵牟考4佑布嵌来讲,网络处理设备的发展是发展的标志,它负责处理网络事务,提供各种服务及应用。纵观网络系统的发展,网络处理设备大致经历如下几个阶段【浚谕ㄓ肅的网络设备。网络发展初期,网络介质传输速率比较低,数据流量较小,这个时期的网络一般是基于通用模赐ü贑上运行相关软件来实现各种网络功能。其优点是具有很高的灵活性,通过更新软件,可以方便地提高原有功能或加入新的功能和服务特性,缺点是艘4日常系统运算之外,还要处理网络应用运算。因此鸾コ晌M缬τ么理速度的“瓶颈”。开始采用专用集成电路来完成硬件转发及流量控制操作。通过把指令或计算逻辑固化到硬件中,可以获得很高的处理速度,很好地满足网络很低,而且的设计和制造周期长,研发费用高,很难满足瞬息万变的网盼4硗缬τ枚杓频耐绱砥鳌M绱砥魍ü己玫奶逑到峁股琋就是在这种背景下产生的。贏耐缟璞浮K孀磐缬没Ф酝ㄐ糯淼囊G笤嚼丛礁撸诵耐设备对性能的要求。但最大的缺点是缺乏灵活性,一旦指令或计算逻辑固化到硬件中,就很难修改升级、增加新的功能或提高性能,使得资源重用率络应用需求。两北工业大学硕士学位论文
,都需研究与应用”。本论文在研究网络处理器结构和包分类技术的基础上,将向量折叠计和专门针对网络处理优化的部件,为上层提供了一个可编程控制的环境,很好地解决了硬件加速和软件可扩展的折衷问题。一方面,网络处理器独立于猓亲盼=型绶肿榇矶7⒌模哂杏呕奶逑到峁购椭令集,因此它比通用凶鸥叩拇硇阅埽芄宦阃