学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于NetFPGA的硬件加速路由器的设计与实现

作　者: 杨旭
导　师: 胡亮
学　校: 吉林大学
专　业: 软件工程
关键词: NetFPGA 路由器分布式结构
分类号: TP393.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 223次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着信息技术的高速发展,网络用户大量增加和多种IP新业务的出现,IP骨干网面临着频繁升级和扩容的压力,核心路由器容量的可扩展性成为网络发展的瓶颈。可扩展的高性能IP地址查找是可扩展IP路由器设计的核心问题。本文分析了可扩展IP地址查找结构和IP地址分布特点,基于大规模并行处理的思想,以片上网络(Network-on-Chip,NoC)作为IP地址查找体系结构基础通信设施,提出了一种基于NoC的分布式IP地址查找算法结构(Distributed Route Lookup Framework Based on NoC,DRLFBN),将IP地址查找任务映射到NoC的处理结点中,以提高IP地址查找的性能。本文对该算法结构所涉及的可扩展NoC拓扑结构、路由表划分、单引擎IP地址查找算法等问题进行了深入研究,完成了可扩展的Mesh NoC结构下的DRLFBN的设计、实现、验证和测试等工作。片上网络(NoC:Network-on-Chip)是一种针对多核SoC设计的新型片上通信架构。对于传统共享总线通信结构中存在的延迟、通信性能瓶颈以及设计效率问题,NoC提供了一种新的片上通信结构解决方案,在这里利用Stanford大学的NetFPGA开发板,将DRLFBN嵌入到NetFPGA开发板的FPGA芯片,构建了由4台装有NetFPGA开发板的PC机组成的一个小型的局域网,在网内测试了2*2Mesh结构的DRLFBN。实现基于NetFPGA网卡来提高路由器的性能和加快路由器的转发包的速度,进而实现路由器的加速效果。

全文目录

提要  4-7
第1章绪论  7-12
  1.1 研究的背景  7-8
  1.2 路由器原理  8-9
  1.3 本项目设计思想  9-10
  1.4 本文的内容  10-12
第2章 NetFPGA 开发环境搭建  12-32
  2.1 CentOS Linux 操作系统  12-18
    2.1.1 Linux 系统的特点和组成  13-15
    2.1.2 Linux 的内核版本与发行版本  15-16
    2.1.3 Linux 的网络应用  16-17
    2.1.4 CentOS Linux 的特点和版本  17-18
  2.2 FPGA 原理  18-22
    2.2.1 FPGA 的基本工作原理介绍  19-20
    2.2.2 FPGA 的主要特点  20
    2.2.3 FPGA 的芯片组成结构  20-22
  2.3 NetFPGA 开发平台原理  22-26
    2.3.1 NetfPGA 开发板简介  23
    2.3.2 NetfPGA 平台的硬件组成  23-25
    2.3.3 NetFPGA 平台的软件系统  25-26
  2.4 搭建NetFPGA 平台  26-32
    2.4.1 安装CentOS Linux 操作系统  26-28
    2.4.2 安装NetFPGA 相关软件  28-31
    2.4.3 安装~/NF2/的主程序  31
    2.4.4 验证系统  31-32
第3章硬件加速路由器的设计与实现  32-52
  3.1 NetFPGA 网卡的路由功能  32-35
  3.2 分布式转发表提高路由性能  35-40
    3.2.1 分布式结构的简介  35-36
    3.2.2 分布式转发表的原理  36-37
    3.2.3 基于Tree Bitmap 的IP 地址查找算法  37-40
  3.3 加速路由的设计与实现  40-46
    3.3.1 总体结构  40-41
    3.3.2 数据格式  41
    3.3.3 交换单元R 的设计  41-43
    3.3.4 处理单元PE 的设计  43-44
    3.3.5 网络适配器NA 的设计  44-45
    3.3.6 Tree Bitmap 算法的设计  45-46
    3.3.7 路由表存储设计  46
  3.4 基于NetFPGA 平台路由器的设计与实现  46-52
    3.4.1 NoC 在NetFPGA 中实现  46-47
    3.4.2 路由表存储的工作流程  47-48
    3.4.3 路由器系统工作流程  48-49
    3.4.4 NetFPGA 加速路由平台的测验  49-52
第4章结论  52-53
参考文献  53-55
致谢  55-56
摘要  56-59
Abstract  59-62

基于NetFPGA的硬件加速路由器的设计与实现

内容摘要

全文目录

相似论文