网络处理器在下一代网络中的应用和优化设计

摘要

为了进一步提高处理的灵活性又保证处理速度,出现了网络处理器.我们完全自主开发的三层交换机系统能在标准以太网的测试环境下达到真正的三层线速转发,丢包率为零,在国内尚属少见.这个三层交换机采用了MMC公司的网络处理器作为核心的处理部件,通过精心的数据流程的优化设计并添加了协处理器(XCP)的设计创新,突破了MMC网络处理器只能达到二层线速转发的瓶颈,做到了完全的三层线速转发.很多采用的改进技术,在业界也是不多见的,并因此获得了上海市A级高新技术成果转化项目奖.该文首先介绍了两种主流网络处理器IntelIXP1200和MMCnP7120各自的特点,并独创性的比较他们的异同点,揭示了网络处理器内部的原理.然后详细介绍三层交换机的系统设计,包括硬件系统设计和软件系统设计.在此基础上论述网络处理器的具体实现细节,给出了几种新颖的提高系统性能的优化方法.最后针对目前下一代网络的发展情况,提出了一些改进意见.

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摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 网络处理器的出现

1.2网络处理器的典型应用系统——三层交换机简介

1.3网络处理器的技术要点

1.4网络处理器的发展现状

1.5本文的主要内容及作者的主要工作

第二章 两种主流网络处理器的比较

2.1网络处理器简介

2.2 Intel IXP1200网络处理器

2.2.1简介

2.2.2功能部件介绍

2.2.3小结

2.3 MMC nP7120网络处理器

2.3.1简介

2.3.2功能部件介绍

2.3.3小结

2.4性能特点比较

2.4.1系统应用结构

2.4.2内部结构

2.4.3微处理器核

2.4.4编程模式

2.4.5小结

第三章三层交换机的系统设计

3.1三层交换机的软件系统

3.1.1基本设计思想

3.1.2设计结构概述

3.1.3软件设计结构图

3.1.4开机模块

3.1.5任务设计

3.1.6路由协议

3.2三层交换机的硬件系统

3.2.1硬件框架

3.2.2 CPU板的设计

3.2.3 XCP设计

3.3小结

第四章 网络处理器在三层交换机中的设计实现

4.1数据流程分析

4.1.1功能简介

4.1.2层功能详述

4.1.3三层功能详述

4.2数据流程优化

4.2.1网络处理器内部数据流程

4.2.2策略引擎的应用

4.2.3协处理器的应用

4.2.4路由算法的优化

4.3三层交换机的性能

4.4 小结

第五章 下一代网络发展的技术热点

5.1 NGN的特点和发展目标

5.2当前网络应用的新趋势

5.2.1视频应用中的多播

5.2.2融合IP和ATM的MPLS

5.2.3 IP接入进军宽带

5.2.4交换路由是方向

5.2.5保证网络灵活的VPN

5.2.6软交换

5.3 由此提出的新的需求

第六章 网络处理器的进一步研究与探讨

6.1当前的研究重点

6.1.1基于硬件的并发多线程

6.1.2内存技术

6.1.3协处理器及接口

6.2几个有效的改进方案

6.3 小结

结束语

参考文献

附录A三层交换机测试报告

致谢

作者在攻读硕士期间发表的论文