基于NP的路由器核心软件技术的研究与实现

论文摘要

现在的Internet已经转变为具有商业价值的承载网,必须为所承载的每一类业务提供所需要的服务质量(Quality ofService,QoS)保证和维护管理。要在网络中提供QoS,必须在网络边界路由器上对进入服务提供商网络的通信流量进行控制,以确保通信速率限定在服务限制的范围内,防止网络拥塞。新一代的可编程的、专为IP网络设计的网络处理器(Network Processor,NP)技术实现了软件业务灵活性和高性能硬件转发的有机结合,成为网络处理设备的核心。 本文针对城域网中通信流量大,突发性强的特点,提出了基于NP软件开发技术的网络流量管理解决方案——自适应用户流量管理系统(Adaptive User Traffic Management System,AUTMS),能够自适应的完成网络流量的控制,有效地避免网络拥塞,为进一步提供QoS做保证。本文首先介绍了NP的特点以及QoS理论基础,然后分析了产生网络拥塞的原因,阐述了网络边界流量调节器在网络中的重要作用;接着详细介绍了系统关键设备用户流量管理器UTM(User Traffic Management)的实现方式和用到的关键技术CAR(Commited Access Rate)算法,并重点介绍了系统的微码核心处理模块(NP部分)的软件实现方案;测试结果表明该AUTMS系统能够有效地完成速率限制,达到2.5G的处理能力,符合系统设计的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和来源
• 1.2 课题的意义
• 1.3 课题的主要内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 NP基础和网络拥塞问题
• 2.1 NP介绍
• 2.1.1 发展背景
• 2.1.2 体系结构特点
• 2.1.3 产品现状
• 2.2 QoS理论基础
• 2.2.1 QoS的定义
• 2.2.2 QoS体系结构
• 2.2.3 网络拥塞问题
• 2.2.4 通信速率管理
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于NP的AUTMS系统模型及UTM实现方案
• 3.1 系统模型
• 3.2 UTM中用到的主要技术
• 3.2.1 CAR算法
• 3.2.2 子网和策略选择
• 3.2.3 策略老化
• 3.3 UTM中的功能模块
• 3.3.1 系统组成及处理流程
• 3.3.2 UTM子模块说明
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于NP的微码核心处理模块的实现
• 4.1 Vitesse公司的IQ2x00芯片
• 4.1.1 芯片概述
• 4.1.2 芯片内部结构
• 4.1.3 报文处理流程
• 4.1.4 编程语言和环境
• 4.2 微码模块总体流程
• Car处理流程'>4.3 Qos_Car处理流程
• Car的流程示意图'>4.3.1 Qos_Car的流程示意图
• 4.3.2 策略匹配
• 4.3.3 令牌桶算法的具体实现
• 4.3.4 入列操作
• 4.4 本章小结
• 第五章 UTM系统测试结果及性能分析
• 5.1 功能测试
• 5.1.1 转发能力测试
• 5.1.2 稳定性测试
• 5.1.3 限流测试
• 5.2 性能测试
• 5.2.1 单条IP条目不同包长的测试
• 5.2.2 不同IP条目数量测试结果
• 5.2.3 单条IP条目不同限速测试
• 5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 本文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 学术论文撰写及发表情况
• 致谢
• 西北工业大学学位论文知识产权声明书
• 西北工业大学学位论文原创性声明