基于NetFPGA10G的网络组件休眠和存储功能的设计与实现

发布时间：2017-06-15 05:09

  本文关键词：基于NetFPGA10G的网络组件休眠和存储功能的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对下一代互联网可持续发展、资源动态适配的需求,并有效解决现有互联网可扩展性、安全性、移动性支持差等问题,本文作者所在项目组提出了智慧协同网络体系结构。 本文根据智慧协同网络中典型网络组件模型,通过模块化的设计部署,在硬件开发平台NetFPGA10G上,实现了网络组件转发、端口休眠与服务内容存储等功能,并对实现结果进行了初步的功能测试与性能分析。本文的研究工作得到了国家973项目“智慧协同网络理论基础研究”的资助。 首先,本文分析了目前互联网的现状及其存在的诸多问题,并简要介绍了智慧协同网络基本架构与典型网络组件模型。本文从开放性、可重构以及对绿色节能与内容缓存的支持等方面介绍了课题研究的意义及国内外研究现状。 其次,本文介绍了课题研究所涉及的主要概念与相关技术。包括智慧协同网络体系架构、SDN体系与OpenFlow架构、NetFPGA10G平台开发相关技术。 再次,本文设计并实现了基于NetFPGA10G的网络组件休眠与存储功能关键模块。其中,休眠功能的实现包括转发模块和休眠执行模块；存储功能的实现包括内存分配与管理模块、包头解析模块、数据包存储模块、内容匹配查找模块与结果反馈模块。 最后,本文搭建了NetFPGA10G开发平台,对网络组件休眠与存储功能的设计与实现进行了功能验证与性能测试。休眠功能的验证内容包括：平台搭建完整性验证、转发模块功能验证、休眠执行模块功能验证以及休眠模块联合验证。存储功能的验证与测试包括：存储功能验证、查询返回功能验证,并且从丢包率、CPU占用率以及查询返回时延等方面对存储模块的性能进行测试分析。验证测试结果显示符合方案设计要求。 基于NetFPGA10G的网络组件设计与实现的技术难点是：1)NetFPGA10G平台环境搭建：2)网络组件模块化的设计,便于系统重构；3)网卡驱动重构,存储空间的分配与管理。 本文实现的基于NetFPGA10G的网络组件休眠与存储功能,提供了一个模块化设计的智慧协同网络中的网络组件的实现方案,为下一代互联网体系结构部署建立了良好的基础。
【关键词】：智慧协同网络 网络组件 NetFPGA10G 休眠 存储
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.02
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-19
• 1.1 课题背景11-14
• 1.2 国内外研究现状14-15
• 1.3 研究意义15-16
• 1.4 论文主要工作与结构16-19
• 2 相关概念与技术19-31
• 2.1 智慧协同网络19-21
• 2.2 SDN/OpenFlow21-23
• 2.3 NetFPGA10G板卡结构23-24
• 2.4 AXI总线24-30
• 2.5 本章小结30-31
• 3 网络组件休眠功能的设计与实现31-53
• 3.1 需求分析31
• 3.2 整体框架设计31-39
• 3.2.1 转发模块设计33-36
• 3.2.2 休眠执行模块设计36-39
• 3.3 转发功能模块实现39-49
• 3.3.1 包预处理模块实现39-41
• 3.3.2 行为处理模块实现41-42
• 3.3.3 流表控制模块实现42-46
• 3.3.4 主机接口模块实现46-49
• 3.4 休眠执行模块实现49-51
• 3.5 系统更新51-52
• 3.6 本章小结52-53
• 4 网络组件存储功能设计与实现53-63
• 4.1 需求分析53-54
• 4.2 整体框架设计54-55
• 4.3 系统实现55-61
• 4.3.1 内存分配与管理模块实现56-58
• 4.3.2 包头解析模块实现58
• 4.3.3 数据包存储模块58-59
• 4.3.4 内容匹配查找模块59-60
• 4.3.5 结果反馈模块60-61
• 4.4 本章小结61-63
• 5 测试63-77
• 5.1 网络组件休眠模块测试63-71
• 5.1.1 NetFPGA10G平台搭建测试63-66
• 5.1.2 转发模块测试66-69
• 5.1.3 休眠执行模块测试69-70
• 5.1.4 网络组件休眠功能完整测试70-71
• 5.2 网络组件存储模块测试71-75
• 5.3 本章小结75-77
• 6 总结与展望77-79
• 6.1 总结77-78
• 6.2 展望78-79
• 参考文献79-83
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果83-87
• 学位论文数据集8

【参考文献】

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本文编号：451537