多网网关中IP/ATM适配与转发模块的设计与实现

论文摘要

随着互联网技术的高速发展,网络规模迅速增长,新业务需求持续出现,多网融合已成为未来网络技术发展的必然趋势。多网网关提供了一种异构网络互联的极佳选择,采用了网络处理器硬件平台,克服了专用ASIC芯片灵活性差的缺点,又具有线速转发的高处理性能。同时ATM技术以其可靠性高和交换能力强大的特点在特殊网络中仍有广泛应用,而IP与ATM的融合也是多网融合的重要方面,因此研究多网网关中的IP/ATM适配与转发功能具有重要的意义。论文以“多网网关关键技术及原型样机研究”项目的研究工作为基础,首先介绍了多网网关样机的硬件实现方案,并概述了网络处理器IXP2350的硬件结构、软件可移植性框架和AAL5原理。论文重点研究了多网网关中ATM适配和IPv4路由转发功能的设计与实现,随后通过集成开发环境Workbench对其进行了仿真验证和硬件测试。最后本文提出并实现了一种适用于特殊网络的自适应转发技术,并在多网网关中对该设计方案进行了硬件测试,在综合分析其性能的基础上提出了一种多网网关中多层主动自适应转发理论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外研究及应用现状
• 1.1.1 网络处理器简介及其发展背景
• 1.1.2 网关设备研究现状
• 1.1.3 ATM适配技术发展现状
• 1.1.4 自适应转发技术发展现状
• 1.2 研究背景与意义
• 1.3 研究内容及章节安排
• 第二章 多网网关软硬件平台与AAL5原理
• 2.1 多网网关的功能
• 2.2 多网网关硬件实现方案
• 2.2.1 硬件实现方案
• 2.2.2 网关媒质交换结构接口MSF配置
• 2.2.3 网关样机硬件系统
• 2.3 IXP2350硬件结构与软件开发
• 2.3.1 IXP2350硬件结构
• 2.3.2 IXA可移植性框架
• 2.3.3 IXP2350软件开发环境
• 2.4 AAL5原理
• 2.4.1 ATM技术简介
• 2.4.2 AAL5协议
• 第三章 ATM适配及IPv4转发模块的设计与实现
• 3.1 多网网关软件实现方案
• 3.1.1 网关样机软件功能
• 3.1.2 网关样机数据面软件总体方案
• 3.1.3 微引擎软件模块功能与划分
• 3.2 ATM适配模块的设计与实现
• 3.2.1 ATM适配模块概述
• 3.2.2 AAL5接收模块设计
• 3.2.3 接收模块相关数据结构
• 3.2.4 接收模块的软件实现
• 3.2.5 AAL5发送模块设计
• 3.2.6 发送模块相关数据结构
• 3.2.7 发送模块的软件实现
• 3.3 多网网关ATM适配模块软件关键实现技术
• 3.3.1 CRC计算
• align'>3.3.2 字节对齐Byte_align
• 3.3.3 CAM缓存
• 3.4 IPv4转发微模块的设计与实现
• 3.4.1 IPv4转发模块设计概述
• 3.4.2 网关样机路由表及相关数据结构
• 3.4.3 最长前缀匹配查找算法
• 3.4.4 IPv4转发微引擎软件实现
• 3.5 网关接口互联互通设计
• 3.5.1 指派环（Dispatch Loop）设计
• 3.5.2 微模块之间的接口
• 3.5.3 网关接口互联互通软件设计
• 第四章 软件仿真验证和硬软件调测
• 4.1 Intel软件开发与调试工具Workbench
• 4.2 软件仿真验证
• 4.2.1 软件仿真环境的搭建
• 4.2.2 AAL5接收处理软件仿真验证
• 4.2.3 AAL5发送处理软件仿真验证
• 4.2.4 IPv4/ATM路由转发软件仿真验证
• 4.3 网关样机硬软件调测
• 4.3.1 硬件调试环境的搭建
• 4.3.2 UTOPIA Level 2接口配置硬件调试
• 4.3.3 ATM适配硬软件调测
• 4.3.4 IPv4/ATM多数据流路由转发硬软件调测
• 第五章 特殊网络的自适应转发技术研究
• 5.1 自适应转发原理
• 5.1.1 自适应转发技术概述
• 5.1.2 双向转发检测BFD协议
• 5.1.3 现有自适应转发研究分析
• 5.2 特殊网络自适应转发功能的设计与实现
• 5.2.1 基本选路策略思想与功能描述
• 5.2.2 多网网关中自适应转发功能的设计与实现
• 5.3 多网网关中自适应转发功能的调测试
• 5.3.1 多网网关中自适应转发功能的调试方案
• 5.3.2 自适应转发功能的硬件调测试
• 5.3.3 选路性能分析
• 5.4 多网网关中多层主动自适应转发研究
• 5.4.1 网络流量预测的神经网络方法
• 5.4.2 多网网关中的多层主动自适应转发
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读研期间研究成果