网络处理器中包分类引擎设计
发布时间：2020-07-09 15:52
【摘要】：随着Internet的发展和新技术的不断出现，对中间网络交换设备的要求越来越高，网络交换设备不仅要具有高速性还要具有高度的灵活性，因此诞生了专门处理网络事务的处理器——网络处理器(NP)。另外一些新的网络应用如数据包过滤、区分服务、服务质量、多播、流量计费等，都需要NP对到达的数据包进行分类。因此数据包分类成为网络处理器中的一种关键操作。 本论文来源于西北工业大学航空微电子中心承担的预研课题：高性能网络处理器的研究与应用，在该研究课题中，作者主要负责NP包分类协处理器的分析与设计。论文的主要研究工作包括： 1．网络处理器体系结构及其发展趋势的研究与分析，包分类相关技术的研究与分析，并对目前包分类算法进行划分和性能比较。 2．将向量折叠思想用于基于元组空间的包分类算法中，在此基础上设计一种改进的包分类算法：元组向量折叠算法TFV。 3．对硬件实现包分类引擎进行研究与分析，基于多域分解包分类算法AFBV，设计一种用于硬件实现包分类的分类器构造方案，并依据该分类器设计包分类引擎模型。 4．编写VerilogHDL代码对该分类引擎模型进行仿真验证，并对其性能进行分析。
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP332
【图文】：
硬件协处理器可以集成在NP内部，也可以安排在NP片外。从体系结构上来说，它一般有两种不同的组织方式[4]:数据流方式 (Streaming)和旁路查询方式(Look一Aside)，如图1一1所示。stre田卫ing方式的协处理器可以直接得到所需要处理的数据，并以流水线的方式修改这些数据。这种方式的缺点是为了避免成为流水线中的瓶颈，必须以线速工作，另外它集成在设计中，难于修改。Look一Aside方式在操作上与过程调用基本相同，主处理器在需要的时候调用协处理器。这种协处理器有模块化的优势，整个设计可以在无需对体系结构做重大修改的情况下进行扩展，容纳更多的协处理器。然而它的缺点是，计算所需要的所有信息，都必须从主处理器获得，增加了它们之间的数据传递。I与c琉11少1‘”、撇撇髓镶黝蠢踢翩 翩翩Nd铆。盘行‘~C诱ppl监 监)))摹燃粼毅磨珊到 到到 到Stre田n且ng图1一1硬件协处理器在NP中的两种组织方式依据专用协处理器在NP中的两种设计方式 (Streaming和Look一Aside)，包分类引擎在NP中的设计对应有两种结构[s]:联机分类(Streaming结构)和脱机分类(Look一Aside结构)。联机分类是将包分类协处理器置于包的数据通路上
如果有好的哈希函数的话，算法的执行速度比较快。此类算法有:Confliet一 FreeReetangleSeareh[19]， TuPlespacesearch[20)和T即 lePruning[2，]。图2一1是这种分类方法的一种形式划分[川，邻近的各种算法都是相关的，混合算法在四分区域的边界相互重叠，*号表示与此相关的一系列算法。
缀10*就可以用序偶 <l0000， 11000>表示。在表项的匹配查找中，CAM将比较字寄存器中的值与掩码相“与”，再将其与内部的值比较看是否相等，如果相等表示关键字与该表项匹配，否则不匹配。如图4一1所示[9]，具有四个单元的cAM，在第一个单元里(第一列)01000是关键字，11000是掩码。数据存储在各个单元中，可以并行访问所有的单元。例如，为了查询与10100相匹配的关键字，首先将10100向每一个存储单元进行广播。在每一个存储单元中，对关键字10100先用掩码字将不需要比较的部分屏蔽掉
本文编号：2747666
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP332
【图文】：
硬件协处理器可以集成在NP内部，也可以安排在NP片外。从体系结构上来说，它一般有两种不同的组织方式[4]:数据流方式 (Streaming)和旁路查询方式(Look一Aside)，如图1一1所示。stre田卫ing方式的协处理器可以直接得到所需要处理的数据，并以流水线的方式修改这些数据。这种方式的缺点是为了避免成为流水线中的瓶颈，必须以线速工作，另外它集成在设计中，难于修改。Look一Aside方式在操作上与过程调用基本相同，主处理器在需要的时候调用协处理器。这种协处理器有模块化的优势，整个设计可以在无需对体系结构做重大修改的情况下进行扩展，容纳更多的协处理器。然而它的缺点是，计算所需要的所有信息，都必须从主处理器获得，增加了它们之间的数据传递。I与c琉11少1‘”、撇撇髓镶黝蠢踢翩 翩翩Nd铆。盘行‘~C诱ppl监 监)))摹燃粼毅磨珊到 到到 到Stre田n且ng图1一1硬件协处理器在NP中的两种组织方式依据专用协处理器在NP中的两种设计方式 (Streaming和Look一Aside)，包分类引擎在NP中的设计对应有两种结构[s]:联机分类(Streaming结构)和脱机分类(Look一Aside结构)。联机分类是将包分类协处理器置于包的数据通路上
如果有好的哈希函数的话，算法的执行速度比较快。此类算法有:Confliet一 FreeReetangleSeareh[19]， TuPlespacesearch[20)和T即 lePruning[2，]。图2一1是这种分类方法的一种形式划分[川，邻近的各种算法都是相关的，混合算法在四分区域的边界相互重叠，*号表示与此相关的一系列算法。
缀10*就可以用序偶 <l0000， 11000>表示。在表项的匹配查找中，CAM将比较字寄存器中的值与掩码相“与”，再将其与内部的值比较看是否相等，如果相等表示关键字与该表项匹配，否则不匹配。如图4一1所示[9]，具有四个单元的cAM，在第一个单元里(第一列)01000是关键字，11000是掩码。数据存储在各个单元中，可以并行访问所有的单元。例如，为了查询与10100相匹配的关键字，首先将10100向每一个存储单元进行广播。在每一个存储单元中，对关键字10100先用掩码字将不需要比较的部分屏蔽掉
【引证文献】
相关硕士学位论文 前3条
1 吴层;基于IXP2400的改进RFC算法的研究与设计[D];北京交通大学;2008年
2 司鹏喜;多网网关中基于网络处理器的微引擎软件设计与实现[D];西安电子科技大学;2009年
3 焦小斌;基于区分服务的流量控制与测量技术研究与实现[D];西安电子科技大学;2011年
本文编号：2747666
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