基于可编程硬件的有状态网络功能硬件加速架构

为了解决无状态加速器对有状态虚拟网络功能（Virtual Network Function,VNF）的加速效果较差的问题,该文提出了一种基于可编程硬件的有状态功能处理加速架构（Stateful Function Processing Acceleration Architecture,SFPA）.SFPA通过为数据平面提供有状态处理单元（Staeful Processing Unit,SPU）,将数据包处理任务卸载到数据平面上.此外,SFPA能够为多个VNF独立地分配加速资源,并采用资源分配优化算法降低硬件资源开销,提高了加速架构的灵活性.基于NetFPGA-10G平台的实验结果表明,SFPA架构下,VNF的吞吐量是采用DPDK加速时的2.9倍,是无状态硬件加速器的1.7倍;资源分配优化算法的优化率最高可达41.9%.     

基于可编程硬件的虚拟路由器数据平面设计与实现

未来网络体系结构创新和验证亟需建设虚拟化网络实验平台,虚拟路由器作为其中的核心组网设备,其结构和性能决定了实验平台的灵活性和承载能力.本文提出基于并行流水线的虚拟路由器数据平面结构,结合并行包分类和异步多指针轮询调度机制,在同一物理底层上实现了多个相互隔离的并行异构路由器.本设计在可编程硬件上进行了原型实现,并结合商用及软件路由器在真实的网络环境中部署、测试与实验.实验结果表明与传统单流水线结构相比,本设计能以更高灵活性和并行性支持异构的路由器实例独立运行;在逻辑资源开销和延时特性未显著增加的情况下,并行虚拟路由器可以达到与硬件可比的线速转发能力.     

面向全可编程网络数据平面的资源优化方法

现有数据平面无法在整体上支持网络功能的创新和演进,因此面向用户可编程的新型网络数据平面技术发展迅速.针对现有可编程数据平面硬件开销过大且缺乏资源优化的问题,从解析器、匹配表、动作执行器三个方面建立了资源开销模型,并分别提出了类型域合并、匹配域偏移量合并、"域-字"拆分合并映射等资源优化方法.基于NetFPGA的仿真结果表明,与现有机制相比,所提方法减小了38%左右的资源开销.     

可编程数据平面技术综述

在软件定义网络中,可编程数据平面提供的编程能力是网络功能虚拟化的基石。可编程数据平面技术的核心是可编程能力与数据包处理性能。首先从数据平面的可编程性出发,探讨现有数据平面的数据包处理抽象。然后,分别对数据平面实施的目标平台与对应平台上的主要流表算法进行介绍,详细论述现有数据平面技术。最后,探讨了高性能数据平面技术存在的关键挑战。     

支持多个网络功能共存的可编程数据平面虚拟化

网络虚拟化允许多个虚拟网络在同一物理基础设施上共存,有利于未来网络技术的增量部署。然而,当前可编程数据平面提供独占的数据平面抽象难以同时支持多个网络功能,该文提出一种支持并行流水线的虚拟化可编程数据平面结构(Virtualized P4-based Programmable Data Plane architecture with Parallel Pipeline,VirtP6),允许在单个物理设备上运行多个相互隔离的网络功能。VirtP6改变了可编程数据平面的单一流水线结构,引入并行的多个数据包处理流水线,实现了可编程数据平面的虚拟化,并保证了不同虚拟网络功能之间的资源隔离、流量隔离和访问隔离。最后,针对VirtP6的虚拟化开销、隔离性、可扩展性、网络适用性能进行实验评估。实验结果显示,与HyperP4相比,VirtP6大大降低了虚拟化开销,将延迟减少了68%,吞吐量提高了75%,具有良好的隔离性和扩展性。     

NFCloud:基于OpenContrail的NFV实践

网络功能虚拟化在云计算、虚拟化和SDN技术上运行虚拟的网络功能。对于数通领域的NFV平台,要能为物理网络提供多租户的服务,服务包括服务链和云主机两种模式。文章介绍的NFCloud,是在Opencontrail上进行扩充和改进的NFV平台,具有良好的适用性;并详细分析了NFCloud平台为应对服务提供商要求的高性能和高可用所面临的挑战和解决方法。     

基于开源技术的NFV平台架构研究

NFV涉及包括底层基础设施资源、虚拟网络功能、综合管理、业务编排、网管等诸多领域,搭建一套完整的NFV平台是一个较为复杂的系统工程。文章参考ETSI NFV整体架构,分析NFV各模块的开源支撑技术,结合运营商网络业务特点,提出一个利用开源平台搭建NFV实验平台的通用架构,为今后开展相关NFV验证及测试提供支撑。     

基于NFV的移动网络新型架构与关键技术研究

网络功能虚拟化技术在实现网元软件功能与专用硬件设备解耦的同时,驱动了移动网络架构设计方法的创新。本文提出一种基于虚拟化网元功能重构思想的网络架构设计思路,重新定义了与接入无关的统一控制平面和全局扁平的传输平面。新型架构方案具备以用户为中心、全局数据流路由优化、多接入系统融合、网络功能开放可编排等特性。     

基于硬件的神经网络加速

随着当今时代的发展和科技的进步,研究人员在集成电路的设计和制造工艺上获得了巨大的突破。其中FPGA因其具有独特的并行结构,可以减少运算时间,提高效率的优势而被越来越多开发者的选择,在当今具有重要的作用。早在1960年代,科学家们在研究猫大脑皮层中的神经元对部分敏感和定向的神经元时,他们惊奇的发现反馈神经网络的复杂程度被这独特的网络结构降低了,这引起了科学家们的兴趣。随着他们的深入研究,继而提出了卷积神经网络。卷积神经网络(CNN)作为当下的新兴算法脱颖而出,它的计算方式十分特别因而引起了研究者极大的兴趣,是多层神经网络研究的主攻方向,对于它的深入研究在现在甚至是未来都有很重要的作用,可以用于识别图像,对当今社会具有重要的现实意义和使用价值。权值共享,减少参数数量,在输入我们需要识别的图片后,提取特征获取信息,最后将信息收集起来是卷积神经网络通常使用的方法。这是卷积神经网络通常采取用于识别图像的方法,本文也会更加清楚的说明其基本结构和工作流程,把目前对于卷积神经网络已有研究成果的作为本文研究的基石,深入了解并且研讨卷积神经网络的并行系统构造,探究其运行方法和效益,并且研究FPGA与CNN的结合。     

网络入侵检测硬件加速研究

针对大流量网络负载下的入侵检测性能瓶颈问题,论文研究和探讨了入侵检测系统的内容检测硬件加速技术,以开源软件Snort为实现平台,采用安全加速芯片对检测系统中最耗费计算资源的特征匹配操作实施加速处理,对实现的硬件加速原型系统给出对比测试实验结果,并进行了分析讨论。     

Orchestration mechanism for VNF hardware acceleration resources in SDN/NFV architecture

The hardware acceleration mechanism for VNF (virtual network function) is recently a hot research topic in SDN/NFV architecture because of the low processing performance of VNF.Once hardware acceleration resources have been plugged into the network,how to optimally mange and orchestrate these resources under service requirements remains a question to be solved.Firstly,a unified management architecture based on separated control for hardware acceleration resources was proposed.Then,traditional network topology together with hardware acceleration resources were modeled into a unified network model and then the hardware acceleration resource orchestration problem was transferred into a multi-objective linear programming problem.Finally,a hardware-accelerator-card-prior’ heuristic algorithm was designed.Experimental results show that compared with existing methods,the proposed orchestration mechanism can efficiently manage hardware acceleration resources and reduce the processing latency by 30%.