基于分布式路由器的IPv6快速转发的研究与实现

摘要

随着网络的快速发展，网络新业务不断增加，网络流量急剧增长，IPv4网络已不能很好地满足人们对网络性能和功能的需求。在2011年2月3日，全球的IPv4地址资源正式宣告枯竭了，向IPv6网络过渡已是势在必行。然而，将要大规模部署和应用的IPv6网络，对路由器的性能，提出了更高的要求，而提高路由器的性能，不仅需要高效的路由查找算法，还需要高性能的体系结构和转发控制架构。
　　从路由器出现到现在，路由器的体系结构，已经发生了很大的变化，从第一代共享总线的集中式路由器，到后来的基于总线的分散式路由器体系结构，再到后来基于交换结构的分布式路由器体系结构，包括采用ASIC硬件实现路由转发的路由器和基于网络处理器的路由器。为了适应新一代网络的需求，人们已经开始研究新一代路由器体系结构。
　　对于分布式路由器，实现转发与控制分离，提高路由器的可扩展性是非常重要的。转发控制架构在分布式路由器中起关键作用，高效的转发控制架构，可以提高分布式路由器的性能。本文描述了一种分布式路由器的IPv6转发控制架构，并且，实现了转发信息的分布式数据库表项组织以及转发信息的添加、删除和更新等模块的功能，然后，描述了该分布式路由器IPv6转发信息表项的一致性问题，并提出了解决方法。
　　由于IPv6的地址长度增加到128位，以前针对IPv4提出的路由查找算法，不能很好的适应IPv6网络，最近人们也提出了很多针对IPv6的路由查找算法，但性能各有优劣。本文根据Tile64多核处理器的特性，并通过对当前IPv6真实路由表中前缀的分布特点分析，采用多种数据结构相结合的方式，实现了一种IPv6快速路由查找方案，并对该查找方案的性能进行了分析。最后，对基于该设计的分布式路由器的IPv6转发信息相关功能和报文转发性能进行了测试和分析。通过测试表明，采用本文设计实现的分布式IPv6路由器，可以达到较高的报文转发性能，基本满足实际应用的需求。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

缩 略 词

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 IPv6地址结构概述

1.3 项目背景和研究内容

1.4 论文结构安排

第二章 路由器体系结构的研究

2.1 基于总线的集中式体系结构

2.2 基于总线的分散式体系结构

2.3 基于交换结构的分布式路由器体系结构

2.4 新一代路由器体系结构

2.5 本章小结

第三章 分布式路由器IPv6转发信息相关模块的设计

3.1 分布式路由器架构

3.2 分布式数据库的应用

3.3 分布式架构下IPv6转发信息的一致性问题及解决方法

3.4 本章小结

第四章 一种IPv6快速路由查找方案的设计和实现

4.1 IP路由查找算法

4.2 多核报文处理器的特点

4.3 IPv6路由前缀的分布特点

4.4 一种IPv6快速路由查找方案的设计和实现

4.5 本章小结

第五章 路由器转发信息相关功能和报文转发性能的测试及分析

5.1 功能测试

5.2 性能测试

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 下一步工作展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果