基于网络处理器的路由交换方案

网络处理器是新一代网络设备的核心器件,基于网络处理器的路由器交换机开发是一个热点.由于ASIC和通用CPU各自的局限无法满足日益增长的网络流量和业务的需求,从而出现了网络处理器,网络处理器一般是由通用处理器作为控制CPU,多个转发引擎并行处理分组以隐藏访问I/O设备的延时,并通过协处理器来加速路由查找、CRC计算等功能.通过分析网络处理器的体系结构并依据当前网络处理器发展的实际情况提出了几种基于网络处理器设计的路由交换系统方案,并分析了各种方案的特点及应用场合.     

基于IXP2400安全路由器的研究与设计

随着网络向着更高的速度、更多的业务方向的发展,传统的通用CPU或ASIC架构已经不能适应新一代网络设备的需求,而随着网络处理器的出现,基于网络处理器开发的网络设备能够很好地解决灵活性和高性能之间的矛盾.由于安全路由器是解决网络安全问题的关键设备[1],因而在研究网络处理器体系结构和功能特点的基础上,分析了安全路由器的系统结构和软/硬件组成,最后给出了一种基于IXP2400的安全路由器的设计方案,并对方案进行了性能分析.     

一种改进的Honeyd隧道路由方法

基于Honeyd的分布式蜜罐系统隧道路由存在乒乓效应。为此，提出一种改进的Honeyd隧道路由方法。研究通用路由封装(GRE)隧道通信的基本原理，分析乒乓效应产生的原因，并据此改进扩展IP协议、路由表和数据包处理流程。实验结果表明，通过该方法改进后的GRE隧道能保持原网络的拓扑结构，且对网络吞吐率和CPU占用率没有影响。     

高速防火墙的研究与实现

随着宽带网络的日益普及，网络安全已成为信息技术领域一个重要的议题，现有的防火墙架构已无法满足高速网络环境下的应用。网络处理器是专为IP网络包处理设计的芯片，能够以线速处理网络传输数据。文中论述了网络处理器的体系结构和功能，并通过分析防火墙的几种不同架构，给出一种基于网络处理器的实现方案，为千兆网络提供了路由、过滤，以及网络地址转换等安全防护措施的实现。最后指出了该方案在网络安全领域的应用前景以及网络安全设备的发展方向。     

基于网络处理器的IPv6路由器设计

分析了当前路由器的体系结构没计。深入研究了网络处理器的技术特点，给出了基于网络处理器的IPv6路由器的设计方案，阐述了此方案在路由查找、报文交换、阻塞管理等方面的问题和解决方法。并讨论了IPv6路由器软件的模块设计。     

高速防火墙的研究与实现

随着宽带网络的日益普及,网络安全已成为信息技术领域一个重要的议题,现有的防火墙架构已无法满足高速网络环境下的应用.网络处理器是专为IP网络包处理设计的芯片,能够以线速处理网络传输数据.文中论述了网络处理器的体系结构和功能,并通过分析防火墙的几种不同架构,给出一种基于网络处理器的实现方案,为千兆网络提供了路由、过滤,以及网络地址转换等安全防护措施的实现.最后指出了该方案在网络安全领域的应用前景以及网络安全设备的发展方向.     

网络处理器体系结构的比较与分析

网络处理器作为路由器设计的关键部分，不仅具有ASIC的功能，同时有着通用CPU的编程能力，在速度与可编程方面均有着优良的性能。该文主要阐述IBM NP4GS3与Intel IXP 1200两款网络处理器的体系结构，并对网络处理器的总线设计、微引擎机制、存储器设计等关键部分加以比较分析，为设计网络处理器提供参考。     

并行网络处理器在路由器中的应用

网络处理器是为提高报文处理效率而出现的专用处理器。随着网络带宽需求的增加和大量网络服务的涌现，网络处理器向可编程，并行的方向发展，本文以Intel IXP1200网络处理器为例描述了处理器的并行性，并提出了基于并行网络处理器的路由器体系结构，实验证明，这种体系较传统的路由体系可以大大提高报文转发能力。     

基于网络处理器关键技术的研究与应用

传统的基于ASIC和通用CPU的网络设备不能同时满足处理速度和灵活性这两方面的要求,因此,基于ASIP技术的网络处理器(NP)得到了广泛的发展。基于NP的快速发展和性能的不断提升,该文对NP的基本功能和应用进行了简要分析和研究。     

基于IXA的MPLS实现策略

MPLS（Multi-Protocol Label Switch）是一个简化了网络中数据转发的复杂度工业标准,实现了交换技术的转发特性且保留了网络层路由的灵活性与扩展性。MPLS并不是链路层和网络层的合并,而是在网络层和链路层之间定义了一个封装,但是MPLS的实现却是一个问题;IXA是为适应现代高速网络的产物。解决了如何将任务繁重的网络转发功能从通用CPU中解放出来,利用专有的网络处理器来提高转发性能。在IXA上实现MPLS是迎合现代网络发展趋势的一种思路。     

基于遗传算法的网络处理器异构资源映射方法研究

随着深亚微米工艺的迅速发展,现代网络处理器芯片广泛采用MPSoC(Multi-Processor System on Chip)体系结构实现,继而需要一种新的设计方法指导网络处理器体系结构设计.本文研究了网络处理器的设计方法,提出了一种基于遗传算法的网络应用到网络处理器异构硬件资源映射方法.该方法首先对网络处理器设计的问题空间进行分析,采用加权数据流进程网络描述网络应用,并参数化各种硬件资源,最后构建遗传算法来完成网络应用到异构硬件资源的映射,形成网络处理器体系结构设计方案.     

基于IXP1200网络处理器的边缘路由器实现

基于网络处理器的路由器开发是一个热点。文中介绍了基于网络处理器的路由器体系结构，分析了IXP1200网络处理器的硬件体系结构。最后介绍了一种基于IXP1200网络处理器的边缘路由器实现方案。     

面向网络处理器的软件组件技术研究*

基于网络处理器的系统是一种复杂的嵌入式系统,具有实时、资源受限和异构的特点.组件技术可以实现有效的软件开发,但是通用的组件技术不适合基于网络处理器的系统.研究将组件技术应用于基于网络处理器的系统的问题,分析了硬件系统结构和目标应用的特点,提出了组件模式,定义了框架服务,并讨论了软件性能工程.其组件技术也适用于其他类似的多核系统.     

Predictive scheduling of network processors

To provide flexibility in deploying new protocols and services, general-purpose processing engines are being placed in the datapath of routers. Such network processors (NPs) are typically simple RISC multiprocessors that perform forwarding and custom application processing of packets. The inherent unpredictability of execution time of arbitrary instruction code poses a significant challenge in providing service guarantees for data flows that compete for such processing resources in the network. However, we show that network processing workloads are highly regular and predictable, which can be exploited for scheduling purposes. We present two such predictive processor scheduling algorithms that aim at providing service guarantees as well as improving the performance of the NP by increasing the instruction data locality. Simulation results show that these algorithms provide significantly better performance than processor scheduling algorithms that do not take packet processing times into consideration.     

安全处理器研究进展

信息安全已经影响到一个国家的政治、军事、经济和文化等诸多领域。信息一般在计算机系统上存储和处理。计算机系统的核心器件是处理器,所以处理器的安全是计算机系统安全的基础,也是信息安全的基础。在可信计算、工业控制、身份识别、网络通信、电子支付等许多行业,都要用到安全处理器。文章对安全处理器发展过程进行了梳理,并根据应用场景、功能进行了分类,结合具体安全处理器架构,分析了各主要安全处理器的技术特点和不足之处,找出安全处理器研究中的规律。最后,总结全文,对安全处理器的研究进行了展望。     

Programming the data path in network processor‐based routers

There is growing interest in network processor technologies capable of processing packets at line rates. Network processors are likely to be an integral part of next generation high‐speed router and switch architectures, replacing the application‐specific integrated circuits (ASICs) that are used in routers today. In this paper, we present the design, implementation and evaluation of NetBind, a high‐performance, flexible and scalable binding tool for dynamically constructing data paths in network processor‐based routers. The methodology that underpins NetBind balances the flexibility of network programmability against the need to process and forward packets at line speeds. To support the dynamic binding of components with the minimum addition of instructions in the critical path, NetBind modifies the machine language code of components at run time. To support fast data path composition, NetBind reduces the number of binding operations required for constructing data paths to a minimum set so that binding latencies are comparable with packet forwarding times. Data paths constructed using NetBind seamlessly share the resources of the same network processor. Resources are assigned during the binding process. We compare the performance of NetBind to the MicroACE system developed by Intel and show that NetBind provides better performance in comparison to MicroACE with smaller binding overhead. The NetBind source code described and evaluated in this paper is freely available on the Web ( http://www.comet.columbia.edu/genesis/netbind ) for experimentation. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

面向网络处理器的软件组件模式

网络处理器通常由多个异构的处理和内存单元通过片上网络连接构成,其目标应用需要在Gbit/s到几十Gbit/s的网络环境中以线速处理数据包,具有实时、资源受限和异构的特点,目前的系统设计和开发方法难以达到性能和效率兼顾.通过分析硬件和应用,总结在基于网络处理器的系统中应用组件技术的基本原则,可应用组件技术来解决传统方法的问题.提出的组件模式抽取了网络处理器在硬件体系结构和目标应用方面的特征,可以简化系统建立并能够对系统行为进行预测.     

基于网络处理器的系统设计中的几个问题

随着计算机和通信网络的快速发展,网络设备对性能和灵活性的要求越来越高,网络处理器(NP)通过对芯片的优化设计和提供可编程性平衡了这两方面的要求。由于网络处理器是一种新型的处理器,基于NP的系统设计不同于传统的基于通用处理器、ASIC/FPGA技术或单纯的嵌入式系统的开发,涉及到更多的设计目标(性能、灵活性、成本等)的优化问题。应分析NP的结构特点和对应用系统开发的影响,并考虑网络通信系统发展趋势,建立模块化和标准化的通信系统。     

基于NPA-X的POS接口板数据转发模块的实现

针对目前网络介质信息传输能力的迅猛增长和网络业务复杂多样化的形势,对基于NPA-X的POS接口板数据转发模块的实现及其性能进行了简要介绍。网络处理器NPA-X具有多引擎多线程结构,可进行高并行性处理,另外可通过微码进行编程,具有高灵活性,因此具有非常广泛的用途。本文首先介绍了网络处理器、NPA-X及其特点,其次介绍了POS接口板组成和基于NPA-X的数据转发模块,最后分析了此转发模块的性能。