基于网络流引擎卡的分组转发与流量控制系统的研究-信息与通信工程专业论文.docx

学校代码 分 类 号  10701 TP393.02 学 号 1201120103 密 级 公开 TN82西安电子科技大学 TN82 硕士学位论文 基于网络流引擎卡的 分组转发与流量控制系统的研究 作者姓名：郭金鑫 一级学科：信息与通信工程 二级学科：通信与信息系统 学位类别：工学硕士 指导教师姓名、职称：徐展琦 教授 提交日期：2015 年 3 月 Research on Packet Forwarding and Traffic Control System Based on Network Flow Engine Card A thesis submitted to XIDIAN UNIVERSITY in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master in Information and Communication Engineering By Guo jinxin Supervisor: Prof. Xu zhanqi March 2015 西安电子科技大学 学位论文独创性（或创新性）声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。 本人签名： 日 期： 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权 保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分 内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位 后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。 保密的学位论文在 年解密后适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日 期： 日 期： 摘 摘 要 西安电 西安电子科技大学硕士学位论文 摘 要 互联网的持续快速发展带来网络带宽的不断提高和各类复杂业务尤其是多媒 体业务的出现，这要求网络连接设备必须具备线速的分组处理能力，并实现一定 的 QoS 保证机制。网络流引擎卡 NFE 作为网络处理器的新型产品，能够高速处理 网络数据，而且可以用 C 语言代替微码以开发各类网络应用，从而降低开发难度 并缩短开发周期。以队列管理与队列调度为核心的流量控制技术是实现网络 QoS 保证的一种重要途径，也是目前的一个重要研究领域。因此研究基于网络流引擎 卡的分组转发与流量控制系统，具有较大的应用价值。 本文以国家 863 计划“新一代星地融合宽带通信网测试与仿真”项目为依托， 研究基于网络流引擎卡 NFE3240 的 IP 分组转发与网络流量控制系统。首先，概述 分组转发的过程，并在介绍 IP 地址结构变化对路由查找影响的基础上，对比分析 几种常见的最长前缀匹配 LPM 路由查找算法。同时，基于现有互联网的 QoS 模型， 介绍数据包分类、队列管理和队列调度等流量控制关键技术，并着重介绍几种主 要的主动队列管理与队列调度算法。 其次，阐明本文所研究的分组转发与流量控制系统的功能，并介绍硬软件开 发平台网络流引擎卡 NFE3240 和网络流管理软件 NFM 的主要特性，着重阐述其 基于三态内容可寻址存储器 TCAM 和流状态表 FST 的分类功能。结合系统功能和 平台特性，完成包括五个子模块的系统总体实现方案设计，并对各个子模块进行 具体设计和实现。对于路由表更新与查找模块，设计一种基于唯一前缀的路径压 缩多分支树的实现方案；在数据包分类模块中，设计一种能够充分利用平台分类 功能的两级分类方案；队列管理与调度模块，采用加权随机早期检测 WRED 和差 额轮询调度 DRR 算法。 最后，简要介绍 NFM 的安装过程和开发环境的调测，并测试验证本文实现的 分组转发与流量控制系统的功能。通过设计不同的测试方案，分别测试系统的分 组转发和流量控制两方面的功能，验证系统能够实现高速分组转发和一定程度的 流量控制。 关 键 词：网络流引擎， 分组转发， 路由查找， 流量控制， 队列管理与调度 论文类型：应用基础研究类 I PAGE PAGE VI III III AB ABSTRACT 西安电 西安电子科技大学硕士学位论文 ABSTRACT The sustaine