基于NPU架构的旁路式双10G POS分流接入平台设计

论文摘要

随着网络的迅猛发展,网络给社会群体带来信息便利促进经济发展的同时,也给网络运营商和监管层带来了更多的挑战,从前只管网络不管传输内容的运营模式已在淘汰,网络管理者需要在不影响原有网络结构的情况下,对网络数据进行有效的分析,现有旁路式分析系统前端一般采用路由器或专用芯片构成的系统实现网络线路接入和数据获取分发,随着骨干线路升级到10G POS(Packet OverSDH,SDH即Synchronous Digital Hierarchy),传统旁路式接入方案在保证性能前提下面临成本、系统灵活度(指能快速调整满足不同后端业务系统需求,包括实现七层过滤等)及可升级性(如满足未来网络协议等),这三者不能有效兼顾的问题。本文针对这些问题,通过分析相关网络处理器(NPU,Network ProcessingUnit)的特点,并结合旁路式接入系统要求和相关保持连接负载均衡算法,提出了以NPU作为处理核心的解决方案,即旁路式双10G POS分流接入平台,并以此为基础,具体描述了平台的硬件架构,平台数据平面与控制平面的系统功能和实现及对平台原型机部分指标的评测,最后通过相关案例展示了平台应用场景。通过NPU在旁路式分流接入平台的应用,提升了平台灵活性,增强了七层过滤功能,有效降低了系统整体成本,便于结合各种不同应用的旁路式分析系统形成相关解决方案,实现了社会效益和经济效益的双丰收,同时也为今后其它类似平台的设计开发提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 背景概述
• 1.1 研究背景
• 1.2 相应解决方案现状
• 1.3 本文结构
• 第二章 基本要求和关键技术
• 2.1 流接入平台的基本要求
• 2.2 网络处理器的技术现状
• 2.2.1 X11网络处理器
• 2.2.2 NP-1c网络处理器
• 2.3 保持连接的负载均衡算法
• 2.4 接入平台解决方案
• 第三章 分流接入平台的硬件体系方案
• 3.1 硬件体系架构
• 3.2 接入子卡
• 3.3 数据处理输出主板
• 3.4 七层处理子卡
• 3.5 CPU管理模块
• 第四章 分流接入平台的软件功能设计
• 4.1 平台软件整体架构
• 4.2 网络处理器X11数据平面软件设计
• 4.2.1 POS接口相关协议处理
• 4.2.2 五元组匹配及转发处理
• 4.2.3 非标准端口数据包获取方法
• 4.2.4 转发七层处理子卡的流程
• 4.2.5 其它功能
• 4.2.6 微码处理性能分析
• 4.3 网络处理器NP-1c数据平面软件设计
• 4.4 控制平面软件设计
• 第五章 指标评测和应用场景
• 5.1 主要性能指标
• 5.1.1 接入处理性能
• 5.1.2 转发性能
• 5.1.3 URL搜索性能
• 5.1.4 负载均衡实地评测
• 5.2 主要功能指标
• 5.3 典型应用场景
• 5.3.1 应用场景一:有害信息监测系统
• 5.3.2 应用场景二:病毒采样&网页推送
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢