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《西北工业大学》 2004年
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网络处理器包传输结构的研究

王毅  
【摘要】: 作为推动今后网络发展的一项核心技术,网络处理器越来越受到集成电路产业界的关注,国内外的许多公司和研究机构纷纷展开了网络处理器的相关研发。网络处理器是一种全新的基于网络协议处理的可编程RISC处理器,作为今后网络主干设备如交换机、路由器中的核心部件,它结合了通用处理器的高灵活性和专用包处理器芯片的高性能特征,针对网络协议处理进行专门的优化设计,达到网络IP包的线速处理以及越来越复杂的网络应用要求。 包传输(或包转换)单元(Packet Transfer Unit,PTE)是网络处理器中负责IP包协议处理的核心模块,完成IP包在转发过程中的分析处理。PTE上行通道(Ingress)完成数据包从MAC层接口向交换架构(Switch Fabric)的传输;下行通道完成数据包从交换架构向MAC层接口的传输。在PTE的处理流程中包括两个关键的过程:1、保证相关IP包的转发顺序:2、快速的完成路由查找。 路由查找决定IP包下一站转发的端口,路由查找过程是网络处理器处理流程的一个重要组成部分,快速有效的路由查找是网络处理器实现线速转发的一个重要条件。 本文对网络处理器体系结构以及PTE模块做了研究,主要研究工作主要包括三个方面: 1、对网络处理器体系结构做了较全面的研究,讨论了网络处理器的功能特征和网络处理器体系结构的编程性、并行处理、协处理单元、多线程以及深层数据处理等方面的特征。 2、以nP3400网络处理器为基本参考模型,对PTE模块进行了详细的设计和分析,在此基础上,讨论了IP数据包在并行处理过程中逆序的问题,在PTE的设计中加入了避免IP包逆序的机制,并做了设计模型的功能仿真和相关分析。 3、引入基于快速最长前缀匹配的路由查找机制,该机制以转发表的面积和查找速度为目标对路由查找方案进行优化。本文对该路由查找机制的原理做了深入的研究,在此基础上对该机制做了模型的设计、功能上的仿真以及性能的分析。 本课题属预研性课题,旨在为将来对网络处理器这个新兴领域的研究积累经验。面对网络处理器这个新兴的科研领域以及目前研究发展状况善不成熟的局面,对这个课题的研究存在很大的难度。在没有任何现成研究成果的情况下,本文作者从功能需求分析入手,通过收集和阅读大量的文献资料自行展开了本课题的研究工作。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TN915

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