基于网络流引擎卡的分组转发与流量控制系统的研究

发布时间：2017-10-27 04:24

  本文关键词：基于网络流引擎卡的分组转发与流量控制系统的研究

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【摘要】：互联网的持续快速发展带来网络带宽的不断提高和各类复杂业务尤其是多媒体业务的出现,这要求网络连接设备必须具备线速的分组处理能力,并实现一定的QoS保证机制。网络流引擎卡NFE作为网络处理器的新型产品,能够高速处理网络数据,而且可以用C语言代替微码以开发各类网络应用,从而降低开发难度并缩短开发周期。以队列管理与队列调度为核心的流量控制技术是实现网络QoS保证的一种重要途径,也是目前的一个重要研究领域。因此研究基于网络流引擎卡的分组转发与流量控制系统,具有较大的应用价值。本文以国家863计划“新一代星地融合宽带通信网测试与仿真”项目为依托,研究基于网络流引擎卡NFE3240的IP分组转发与网络流量控制系统。首先,概述分组转发的过程,并在介绍IP地址结构变化对路由查找影响的基础上,对比分析几种常见的最长前缀匹配LPM路由查找算法。同时,基于现有互联网的QoS模型,介绍数据包分类、队列管理和队列调度等流量控制关键技术,并着重介绍几种主要的主动队列管理与队列调度算法。其次,阐明本文所研究的分组转发与流量控制系统的功能,并介绍硬软件开发平台网络流引擎卡NFE3240和网络流管理软件NFM的主要特性,着重阐述其基于三态内容可寻址存储器TCAM和流状态表FST的分类功能。结合系统功能和平台特性,完成包括五个子模块的系统总体实现方案设计,并对各个子模块进行具体设计和实现。对于路由表更新与查找模块,设计一种基于唯一前缀的路径压缩多分支树的实现方案;在数据包分类模块中,设计一种能够充分利用平台分类功能的两级分类方案;队列管理与调度模块,采用加权随机早期检测WRED和差额轮询调度DRR算法。最后,简要介绍NFM的安装过程和开发环境的调测,并测试验证本文实现的分组转发与流量控制系统的功能。通过设计不同的测试方案,分别测试系统的分组转发和流量控制两方面的功能,验证系统能够实现高速分组转发和一定程度的流量控制。
【关键词】：网络流引擎 分组转发 路由查找 流量控制 队列管理与调度
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.06
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 缩略语对照表10-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 研究背景与意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-17
• 1.2.1 路由设备及路由查找算法研究现状15-16
• 1.2.2 流量控制关键技术研究现状16-17
• 1.3 研究内容与章节安排17-20
• 第二章 分组转发与流量控制基本理论20-38
• 2.1 分组转发基本原理20-26
• 2.1.1 分组转发概述20-21
• 2.1.2 IP地址结构与路由查找21-22
• 2.1.3 几种常见的LPM算法22-26
• 2.2 流量控制基本原理26-38
• 2.2.1 Internet QoS概述26-29
• 2.2.2 流量控制关键技术概述29-31
• 2.2.3 几种主要的AQM算法31-35
• 2.2.4 两类主要的队列调度算法35-38
• 第三章 分组转发与流控系统的设计及实现38-58
• 3.1 系统实现的功能38
• 3.2 开发平台简介38-44
• 3.2.1 硬件平台简介38-40
• 3.2.2 软件开发环境40-44
• 3.3 系统总体实现方案的设计44-46
• 3.3.1 硬件构成44
• 3.3.2 软件架构与模块划分44-46
• 3.4 各功能模块的设计与实现46-58
• 3.4.1 初始化模块46
• 3.4.2 数据包接收与预处理模块46-52
• 3.4.3 路由表更新与查找模块52-53
• 3.4.4 数据包分类模块53-55
• 3.4.5 队列管理与调度模块55-58
• 第四章 分组转发与流控系统功能调测58-70
• 4.1 NFM的安装与开发环境调测58-63
• 4.1.1 NFM的安装58-59
• 4.1.2 开发环境调测59-63
• 4.2 分组转发功能测试63-66
• 4.2.1 路由表功能测试63-64
• 4.2.2 分组转发处理性能测试64-65
• 4.2.3 分组转发的IP电话测试65-66
• 4.3 流量控制功能测试66-70
• 4.3.1 带宽控制功能测试66-68
• 4.3.2 保证重要业务服务质量测试68-69
• 4.3.3 流量控制的IP电话测试69-70
• 第五章 总结与展望70-72
• 5.1 全文总结70
• 5.2 研究展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-78
• 作者简介78-79

【参考文献】

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1 关爱芳;网络处理器中包分类引擎设计[D];西北工业大学;2007年

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本文编号：1101905