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网络处理器中包分类引擎设计

作　者: 关爱芳
导　师: 高德远
学　校: 西北工业大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 网络处理器 包分类 分类器 包分类引擎 元组空间
分类号: TP332
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 227次
引　用: 1次
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 课题研究背景及来源  7-8
  1.2 网络处理器的研究及发展状况  8-11
    1.2.1 国内外研究状况  8-9
    1.2.2 NP体系结构及发展趋势  9-11
  1.3 网络处理器中包分类设计  11-13
    1.3.1 NP中包分类的功能及应用  11
    1.3.2 包分类在NP中的设计  11-13
  1.4 论文的研究内容及结构安排  13-15
第二章 包分类技术综述  15-24
  2.1 包分类技术的研究范畴  15-16
  2.2 包分类问题描述  16-20
    2.2.1 包分类的定义  16-17
    2.2.2 包分类器的种类  17-18
    2.2.3 包分类算法的衡量标准  18-19
    2.2.4 设计包分类算法应依据的原则  19-20
    2.2.5 现实规则库的特点  20
  2.3 现有包分类算法的划分  20-23
    2.3.1 传统的包分类算法划分方法  20-21
    2.3.2 层次包分类划分方法  21-23
  2.4 本章小节  23-24
第三章 基于元组向量折叠的包分类算法  24-32
  3.1 元组空间搜索算法  24-26
    3.1.1 元组空间算法思想  24
    3.1.2 元组空间的定义  24-26
    3.1.3 元组空间搜索算法的不足  26
  3.2 元组向量折叠算法TFV(Tuple Folded Vector)  26-29
    3.2.1 向量折叠的思想  26-27
    3.2.2 元组向量折叠的算法  27-29
  3.3 元组向量折叠算法复杂度的分析  29-31
  3.4 本章小节  31-32
第四章 基于硬件实现的包分类设计  32-47
  4.1 基于CAM的硬件包分类  32-34
    4.1.1 CAM的查找原理  32-33
    4.1.2 CAM的种类  33-34
    4.1.3 CAM实现数据包分类  34
  4.2 基于多域分解的包分类算法  34-41
    4.2.1 BV(Bit Vector)算法  35-37
    4.2.2 ABV(Aggregated Bit Vector)算法  37-38
    4.2.3 AFBV(Aggregated and Folded Bit Vector)算法  38-41
  4.3 基于AFBV算法硬件实现的分类器构造  41-45
    4.3.1 IP地址域分类器的构造  41-43
    4.3.2 端口域分类器的构造  43-45
    4.3.3 协议域分类器的构造  45
  4.4 本章小节  45-47
第五章 基于多域分解包分类引擎详细设计  47-63
  5.1 分类引擎的主要功能和设计参数  47
  5.2 包分类引擎的整体架构  47-49
  5.3 包分类引擎的详细设计  49-54
    5.3.1 IP_Address_Search component详细设计  49-51
    5.3.2 Port_Procol_Search component详细设计  51-52
    5.3.3 ComparE_Vector component详细设计  52-54
  5.4 包分类引擎的工作过程和性能评估  54-56
    5.4.1 包分类引擎的工作过程  54
    5.4.2 包分类引擎的性能评估  54-56
  5.5 仿真与性能分析  56-62
    5.5.1 TCAM模型的建立及仿真  56-61
    5.5.2 包分类引擎性能分析  61-62
  5.6 本章小节  62-63
第六章 结束语  63-64
参考文献  64-66
硕士期间发表的论文  66-67
致谢  67-68

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机（不连续作用电子计算机） > 运算器和控制器（CPU）
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