利用直连网络实现可扩展路由器

Internet的迅速发展直接表现为用户流量的迅速增长,这就要求路由器必须提供更大的容量.传统的路由器由线卡和集中式交换网络构成.集中式交换网络只能支持有限的端口数目,而且随着端口数目的增加,调度算法也变得越来越复杂,所以交换网络正成为整个路由器的性能瓶颈.集中式交换网络还是路由器的单一失效点,无法提供令人满意的容错性能.直连网络具有良好的扩展性和容错性.其中,3-D Torus拓扑结构已被成功应用到可扩展路由器的设计当中.但是在实际应用中,3-D Torus结构受到等分带宽的约束,限制了扩展规模.介绍了一种新型的直连网络结构,称为蜂巢式结构.将对蜂巢结构作简单的改动,修改后的拓扑表现出很好的拓扑属性.基于该结构,提出了两类最短路径路由算法.其中,负载均衡的最短路径路由算法较好地利用了直连网络路径多样性的特点,针对均匀随机和Tornado两种类型的流量都表现出较低的分组延时和较高的吞吐量.另就队列长度和单节点调度算法等方面对路由算法的影响进行了讨论.蜂巢结构为可扩展路由器的设计提供了新的选择.     

可扩展路由器BQ5000的设计与实现

路由器的发展需要可扩展路由器。文章描述了BQ5000可扩展路由器的设计和实现过程。BQ5000采用SBER可扩展路由器软件体系结构,在保证性能的同时实现了功能服务的可扩展性。此外,该文还把BQ5000和其它可扩展路由器进行了对比说明。     

可扩展路由器EBP2800的设计与实现

描述了EBP2800可扩展路由器的设计和实现过程。EBP2800采用SBER可扩展路由器软件体系结构，在保证性能的同时实现了功能服务的可扩展性。此外，还把EBP2800和其它可扩展路由器进行了对比。     

采用高维路由节点构建直连式可扩展路由器

可扩展路由器是当前核心路由器研究的热点,直连式可扩展路由器是可扩展路由器研究的一种重要分支.但是,目前直连式可扩展路由器的研究局限于采用低维路由节点的方式进行扩展,这种方式构建的路由器其可扩展互连结构的网络直径增长较快而等分带宽增长较慢.针对该问题,提出采用高维路由节点构建直连式可扩展路由器的思想,认为构建直连式可扩展路由时,路由节点的维要根据路由节点的交换容量和分组延时决定.在分组延时小于某个界的情况下,路由节点的交换容量越大它的维也应该越高这样才能使路由器的可扩展互连结构有最大的等分带宽和最小的网络直径,使路由器在满足分组延时要求的情况下具有最大的交换容量.从理论上分析了该思想的可行性,仿真结果进一步验证了理论分析的正确性.     

一种用于可扩展路由器的报文结构设计

路由器的发展需要可扩展路由器体系结构。本文设计和买现了一种用干可扩展路由器的报文结构。新的报文结构在方便实现路由器模块化，提高报文访问性能，减少模块问内存拷贝，实现报文结构容错性等方面具有显著优势。     

路由器可扩展技术研究

针对目前网络对于路由器可扩展性的需求,详细介绍了与路由器可扩展性相关的几种关键技术。主要包括路由器交换容量扩展技术、路由器交换端口速率扩展技术、多协议高速转发可扩展技术等,深入分析这些技术的特点,并提出路由器交换容量、交换端口数目、端口速率以及多协议高速转发扩展的实现方案。     

可编程路由器技术研究

可编程路由器是一种能从功能上分解成若干组件与接口,并能通过配置和与编程,实现灵活而动态地部署新服务、新协议和减轻网络管理负担的路由设备.本文调研了可编程路由器相关研究工作;讨论了可编程路由器与传统路由器、可扩展路由器、主动网络节点、可重构路由器的区别;重点说明了可编程路由器的架构及其数据路径的可编程性;同时也对可编程路由器的平台重构、网络管理及创新应用等方面进行了考察,最后对工作进行了总结并讨论了未来可能的研究方向.     

可扩展路由器控制平面的高性能通信模型

可扩展路由器控制平面节点间通信的瓶颈问题是制约软件体系结构大规模扩展的关键因素.针对此问题,在传统的软件体系结构的支撑模型中引入了传输适配子层的结构,上行的数据流经特征抽取与已注册的任务进行模式匹配,从而完成了对控制信息流基于内容的分类与分流,提高了其有效通信率.进一步根据任务的分布率、分散数和流量率这3个特征对模型进行了性能分析,表明了适配层的引入可以消除面间冗余流量和通信的可扩展瓶颈.最后通过实验验证了理论分析的正确性.     

可扩展路由器性能策略

BQ2800是基于可扩展路由器软件体系结构SBER设计的路由器。在路由器性能因素分析的基础上，并结合BQ2800的成功设计经验。总结了可扩展路由器的性能策略，并给出在BQ2800样机上的测试结果。     

基于树结构的分布式BGP路由计算迭代算法

随着互联网规模的迅速增长,下一代核心路由器的研究重点正在向可扩展体系结构的方向发展.分布式路由协议计算是可扩展路由器需要解决的关键问题之一.作为已经在骨干网上广泛部署的重要路由协议,BGP协议的分布式模型及其相关算法的研究是可扩展路由器体系结构中的重要研究课题.本文基于BGP路由计算模型,对“路径选优”这一BGP基本操作的特性进行了深入分析,提出了一种按照树状结构来组织路由计算过程的模型,基于此模型可以分布式计算BGP路由.针对两类典型的可扩展路由器体系结构,本文分别提出了相应的迭代树算法,对算法给出了性能改进的理论分析.通过模拟实验,验证了本文所述模型的实际性能.     

Parallel desynchronized block matching: A feasible scheduling algorithm for the input-buffered wavelength-routed switch

The input-buffered wavelength-routed (IBWR) switch is a promising switching architecture for slotted optical packet switching (OPS) networks. The benefits of the IBWR fabric are a better scalability and lower hardware cost, when compared to output buffered OPS proposals. A previous work characterized the scheduling problem of this architecture as a type of matching problem in bipartite graphs. This characterization establishes an interesting relation between the IBWR scheduling and the scheduling of electronic virtual output queuing switches. In this paper, this relation is further explored, for the design of feasible IBWR scheduling algorithms, in terms of hardware implementation and execution time. As a result, the parallel desynchronized block matching (PDBM) algorithm is proposed. The evaluation results presented reveal that IBWR switch performance using the PDBM algorithm is close to the performance bound given by OPS output buffered architectures. The performance gap is especially small for dense wavelength division multiplexing (DWDM) architectures.     

E-2D Torus网络结构中的无死锁路由算法

研究了太比特路由器核心交换网络拓扑的一种新结构-E-2Dtorus网络.该网络具有简单,对称,可扩展等优势.提出了适用于该网络结构的两种路由算法NPN(NoPositivetoNegative)和IDO(ImprovedDimensionOrder).部分自适应的NPN和确定性的IDO都是无死锁,无活锁且最短的路由算法.同时给出了无死锁无活锁的证明.最后,在8×8的E-2Dtorus网络上对路由算法进行仿真,结果表明E-2Dtorus是一种有潜力的网络拓扑结构,两种路由算法具有良好的性能.     

Research on Next-Generation Scalable Routers Implemented with H-Torus Topology

The exponential growth of user traffic has been driving routers to run at higher capacity. In a traditional router, the centralized switching fabric is becoming the bottleneck for its limited number of ports and complicated scheduling algorithms. Direct networks, such as 3-D Torus topology, have been successfully applied to the design of scalable routers. They show good scalability and fault tolerance. Unfortunately, its scalability is limited in practice. In this paper, we introduce another type of direct network, called H-Torus. This network shows excellent topological properties. On its basis, the designs of line card and routing algorithms are introduced. Extensive simulations show that the routing algorithm is very important in such a system and results in low latency with high throughput.     

MPFS: A truly scalable router architecture for next generation Internet

A new generation architecture of IP routers called massive parallel forwarding and switching （MPFS） is proposed, which is totally different from modern routers. The basic idea of MPFS is mapping complicated forwarding process into multilevel scalable switch fabric so as to implement packet forwarding in a pipelining and distributed way. This processing mechanism is named forwarding in switching （FIS）. By interconnecting multi-stage, lower speed components, called forwarding and switching nodes （FSN）, MPFS achieves better scalability in forwarding and switching performance just like MPP. We put emphasis upon IPv6 lookup problem in MPFS and propose a method for partitioning IPv6 FIB and mapping them to switch fabric. Simulation and computation results suggest that MPFS routers can support line-speed forwarding with a million of IPv6 prefixes at 40 Gbps. We also propose an implementation of 160 Tbps core router based on MPFS architecture at last.     

一种低延迟高带宽路由器芯片的研究

本文研究了三维环形拓扑结构高性能路由器芯片,该路由芯片能形成多计算机系统的开关网络。     

QoS路由器关键技术分析

随着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ转变为信息基础设施，它的发展需同时满足高带宽和区别服务要求。介绍支持高带宽和区别服务的路由器体系结构，概述路由器内部机制，包括交换结构、数据包分类、数据包调度和缓冲管理的实现方法，并分析这些方法管理资源的灵活性和可扩展性。     

基于FPGA的RapidIO-FC转接桥设计

针对现代高性能嵌入式系统异构网络之间高速实时通信的应用需求,提出一种基于FPGA的RapidIO-FC转接桥硬件设计方案。该方案以Xilinx的Virtex5开发板为平台,基于RapidIO IP核和Fibre Channel IP核,设计转接控制逻辑以及转接桥硬件接口,对其功能进行验证。给出硬件结构图以及关键部分设计思想,并采用逻辑仿真和物理测试证明该设计的正确性与有效性。     

一种基于维序的多路径交换网络路由算法

交换网络是高性能路由器的核心。由于可扩展性好,性能价格比高,3D-Torus等多级交换网络已经在T比特路由器中得到应用。交换网络路由算法是T比特交换网络中的关键技术之一。本文面向3D-Torus,提出了一种基于维序的多路径路由算法。该算法针对交换网络的要求,在多条等代价最短路径上平衡负载,简单高效,易于硬件实现。     

交换结构的可扩展性分析

本文分析了大容量交换网络的发展现状,对影响交换网络扩展性的因素进行了分析。结合组播和QoS的广泛应用,给出了现有交换结构的可扩展性所面临的挑战。最后介绍了一种具有良好的可扩展性并且易于实现的交换结构-并行包交换结构。