过渡路由器队列调度算法的设计与实现
发布时间：2023-07-25 02:18
下一代互联网IPv6协议克服了IPv4协议的许多缺陷,使其能够更好的适应互联网的发展要求。但是要使IPv6网络代替现有的IPv4网络还需要经历漫长的过渡发展阶段。为了实现IPv6网络的平滑过渡,国内外机构都进行了大量的过渡技术的研究。IPv6过渡已经成为网络发展的重要研究课题。 本文首先分析了三种过渡方案的工作原理；然后仔细研究了双栈技术,6over4,4over6和NAT64等几种过渡技术的实现方案；最后在原有高速硬件转发路由器的基础上设计实现出一套完整的IPv6过渡路由器转发系统。我们不仅实现了普通转发表和隧道转发表的合并；还设计出一种新的NAT64表项来完成协议转换技术的地址映射。在路由表查找设计中,我们从新设计了路由转发表结构,简化了路由表的查表流程。在转发功能设计中,我们使用流水线技术完成了不同转发操作的并行执行,提高了IP包的转发处理效率。 本文首先介绍了IPv6过渡的国内外研究现状,然后分析了过渡路由器的需要实现功能,给出了一种过渡路由器设备的设计与实现方案,并指出了设计中存在的难点和解决方法；最后展示了对过渡路由器进行的功能测试和性能测试的结果,并提出了系统存在的不足和...
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究意义
1.3 论文结构
第2章 相关技术介绍
2.1 IPv6过渡介绍
2.2 过渡方案介绍
2.2.1 双栈技术
2.2.2 隧道穿越技术
2.2.3 地址转换技术
2.3 过渡路由器设计目标
第3章 过渡路由器相关技术介绍
3.1 过渡路由器功能需求分析
3.1.1 以太网高速光纤接入
3.1.2 IP包的接收发送
3.1.3 IP包路由功能
3.1.4 IP包的协议转换
3.1.5 IP包的分片功能
3.2 TCAM简介
3.2.1 TCAM功能介绍
3.2.2 多应用扩展设计
3.3 状态机的应用
3.3.1 状态机的优越性
3.3.2 状态机的分类
3.3.3 状态机的设计
第4章 过渡路由器数据链路层的设计与实现
4.1 过渡路由器的系统结构
4.2 IXF1104芯片简介
4.3 以太网帧收发模块设计
4.3.1 MAC帧接收模块
4.3.2 MAC帧分类模块
4.3.3 IP包发送模块
4.3.4 IP包接收模块
4.3.5 下一跳地址提取模块
4.3.6 MAC帧组装模块
4.3.7 MAC地址查找模块
4.3.8 CPU接口控制模块
第5章 过渡路由器网络层的设计与实现
5.1 IP包查表模块设计
5.1.1 内部功能模块设计
5.1.2 IP报文格式转换模块
5.1.3 IP校验和验证模块
5.1.4 隧道去封装模块
5.1.5 IP报头信息提取弄模块
5.1.6 CAM查表模块
5.1.7 查表结果分析模块
5.1.8 IP包输出接口模块
5.2 包处理模块设计
5.2.1 总体功能描述
5.2.2 IP包接收模块
5.2.3 普通转发模块
5.2.4 IPv4隧道封装模块
5.2.5 IPv6隧道封装模块
5.2.6 Net6to4模块
5.2.7 Net4to6模块
5.2.8 IP包发送模块
5.3 IP包分片模块
5.3.1 模块设计思想
5.3.2 模块功能设计
5.3.3 IPv4报文分片详解
5.3.4 IPv6报文分片详解
第6章 高速流水队列的改进方案
6.1 细化流水线提高TCAM查找速度
6.2 利用HASH查找来完成MAC地址的查找
6.2.1 MAC表项方案设计
6.2.2 Hash原理
6.2.3 查找过程
6.3 二维路由
6.4 转发流水线的性能
6.4.1 转发吞吐率
6.4.2 队列管理改进
第7章 系统测试
7.1 测试环境
7.2 功能测试以及结果
7.2.1 普通IPv4 IPv6转发测试
7.2.2 IPv6隧道测试
7.2.3 NAT64功能测试
7.3 转发性能测试
7.4 测试总结
第8章 结束语
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
本文编号：3836975
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究意义
1.3 论文结构
第2章 相关技术介绍
2.1 IPv6过渡介绍
2.2 过渡方案介绍
2.2.1 双栈技术
2.2.2 隧道穿越技术
2.2.3 地址转换技术
2.3 过渡路由器设计目标
第3章 过渡路由器相关技术介绍
3.1 过渡路由器功能需求分析
3.1.1 以太网高速光纤接入
3.1.2 IP包的接收发送
3.1.3 IP包路由功能
3.1.4 IP包的协议转换
3.1.5 IP包的分片功能
3.2 TCAM简介
3.2.1 TCAM功能介绍
3.2.2 多应用扩展设计
3.3 状态机的应用
3.3.1 状态机的优越性
3.3.2 状态机的分类
3.3.3 状态机的设计
第4章 过渡路由器数据链路层的设计与实现
4.1 过渡路由器的系统结构
4.2 IXF1104芯片简介
4.3 以太网帧收发模块设计
4.3.1 MAC帧接收模块
4.3.2 MAC帧分类模块
4.3.3 IP包发送模块
4.3.4 IP包接收模块
4.3.5 下一跳地址提取模块
4.3.6 MAC帧组装模块
4.3.7 MAC地址查找模块
4.3.8 CPU接口控制模块
第5章 过渡路由器网络层的设计与实现
5.1 IP包查表模块设计
5.1.1 内部功能模块设计
5.1.2 IP报文格式转换模块
5.1.3 IP校验和验证模块
5.1.4 隧道去封装模块
5.1.5 IP报头信息提取弄模块
5.1.6 CAM查表模块
5.1.7 查表结果分析模块
5.1.8 IP包输出接口模块
5.2 包处理模块设计
5.2.1 总体功能描述
5.2.2 IP包接收模块
5.2.3 普通转发模块
5.2.4 IPv4隧道封装模块
5.2.5 IPv6隧道封装模块
5.2.6 Net6to4模块
5.2.7 Net4to6模块
5.2.8 IP包发送模块
5.3 IP包分片模块
5.3.1 模块设计思想
5.3.2 模块功能设计
5.3.3 IPv4报文分片详解
5.3.4 IPv6报文分片详解
第6章 高速流水队列的改进方案
6.1 细化流水线提高TCAM查找速度
6.2 利用HASH查找来完成MAC地址的查找
6.2.1 MAC表项方案设计
6.2.2 Hash原理
6.2.3 查找过程
6.3 二维路由
6.4 转发流水线的性能
6.4.1 转发吞吐率
6.4.2 队列管理改进
第7章 系统测试
7.1 测试环境
7.2 功能测试以及结果
7.2.1 普通IPv4 IPv6转发测试
7.2.2 IPv6隧道测试
7.2.3 NAT64功能测试
7.3 转发性能测试
7.4 测试总结
第8章 结束语
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
本文编号：3836975
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/ydhl/3836975.html
