论文摘要
IPv6已是下一代互联网发展的必然趋势,但IPv4的退出也需要一个过程,因此IPv4和IPv6将在很长一段时间内共存,那么研究能够兼容IPv4和IPv6的双栈核心路由器已是当务之急。“863”重点项目T比特路由器研究开发支持IPv4/v6双协议栈,支持MPLS协议并具备组播能力的高性能核心路由器。百兆以太网线路接口是T比特路由器必须实现的重要接口之一。本文在研究100M以太网规范的基础上,结合T比特路由器系统性能需求对该接口的要求,设计并实现了一种支持以上提到的多种协议的8路100M/10M自适应式以太网线路接口方案。该方案针对线速路由查表、低时延轮循算法、组播复制、MAC层芯片无阻塞要求等一系列技术难点,提出了自己的观点,并通过试验或者硬件实现验证了其正确性和可靠性。本文所做的主要工作如下: 根据T比特路由器系统对线路接口的功能要求和快速以太网规范,对快速以太网线路接口的设计进行了模块划分,细化了各个模块的功能,实现了8路支持多种协议的百兆以太网线路接口。 设计并实现了一种称为“分段存储的CAM+SRAM高速IPv6路由查找方案”的双协议栈路由查表设计方法（相关内容已在《计算机工程与应用》发表）,该方案提出了查表关键字和查表结果分开存储,查表关键字使用最大前缀,直接查找下一跳IP地址对应的MAC地址,支持兼容IPv4查表等一系列思想,并引入了流水机制。该方案减少了查表次数,节省了查表时间,降低了设计成本,不仅适用于线路接口直连查表,更是为转发单元量身打做。 针对MAC层芯片由于FIFO溢出造成的丢包现象,设计并实现了一种MAC层芯片无阻塞方法。该方法是针对商用芯片无法直接扩充缓存容量的缺陷提出的,它通过外接缓存队列分流和分片轮循调度的方法,不仅减少了因商用芯片FIFO溢出造成的丢包现象,而且还解决了接收和发送分组速率不匹配问题,从而避免了因队头堵塞造成的早期丢包现象。 设计并实现了一种基于整包调度的对DRR（欠账轮循）算法的低时延修正方法,该方法通过将一次大服务分裂成两次或多次小服务的思路,降低了因某一接口分组长度过大造成的时延性能差和突发性大的缺点。本文通过试验论证了该修正算法的正确性,并通过分析网路分组长度统计分布,估算了分裂门限。 本文还结合前人工作的经验,设计了多协议快速以太网线路接口运行调试手段,指出了运行和调试设计的工作应该做在前面的思路,详细描述了本板的几种环回设计,最后通过系统测试数据分析,证明了设计方案的正确性和可行性。
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