基于排队模型的网络处理器设计验证

基干流量模型的测试在芯片设计尤其是网络处理器的设计验证中得到广泛应用.传统的芯片设计验证强调功能验证上的完备性,但网络处理器芯片对数据包的处理性能有苛刻要求.该文采用M/M/I排队模型评估网络处理器芯片数据包处理能力.仿真结果表明,该验证可在设计早期评估出网络处理器的设计性能,提高网络处理器的设计质量.     

基于DMA实现高速数据包收发*

网络测试是了解网络流量,分析业务性能的重要手段。如何实现高速链路流量捕获分析是目前人们非常关注的问题。在网络处理器上设计了一种BIOS下基于DMA技术的接收、发送以太数据帧的方法,以提高处理器数据包处理能力。该方法已经在BCM1250处理器上实现,测试实验表明,该方法数据包处理能力较之嵌入式Linux环境下提高了两倍。     

多核网络处理器的高速数据交换控制结构

提出一种用于多核网络处理器数据通道处理的高速MAC接口数据交换控制结构。利用主动请求机制控制数据包的接收,通过多线程分配策略实现对接收数据的并行处理,维护数据包的到达顺序,实现高速数据传输。仿真与验证结果表明,接收控制器模块能在85 MHz工作时钟下达到2.56 Gb/s的数据吞吐率,满足网络处理器OC-48的线速处理要求。     

基于硬件多线程机制的网络处理器微引擎设计

网络处理器(NP)是一种专门处理网络应用数据包的处理器,和特殊应用集成电路(ASIC)相比,网络处理器有着更加灵活的特点,其可以通过编程来实现不同的网络应用.随着网络技术的发展,网络处理器的使用场景也变得越来越广泛,对微引擎(ME)的性能和执行效率也有了更高的要求.为此设计了一种硬件8线程微引擎,利用专用的硬件线程切换...     

基于网络处理器的高速转发模块设计

随着网络应用业务的不断增长,传统网络业务处理方案已不能满足新一代智能化网络设备设计要求。网络处理器具有强大协议处理能力和灵活可编程性特点,是下一代网络的核心技术之一。在分析研究了NP-2网络处理器的功能特点之后,介绍了一种基于网络处理器的高速转发模块设计方案,包括硬件设计、数据包转发流程,并给出了有关的转发性能测试数据。经测试验证,这种设计方案具有很高的报文处理和转发效率。     

IXP425的体系结构和并行处理技术研究

网络处理器(NP,Network Processor)是一种适应更高速带宽网络需要的专用处理器,它通过专门优化包处理,将数据包以其到达的速度送到下一个节点,而不像一般的通用处理器那样要同时处理范围很大的各种指令.本文介绍了Intel公司的网络处理器IXP425的体系结构、功能特点和基于IXP425网络处理器的并行处理技术.     

基于EP80579集成处理器的VPN的设计与实现

为了解决网络流量的快速增长对VPN(虚拟专用网)网关速度和性能要求日益提高的问题,提出一种基于Intel集成处理器EP80579的系统设计方案,充分利用该硬件平台上专用协处理器对网络数据包转发、加解密等操作进行处理的能力设计软件栈,解放CPU处理网络数据包的压力.实验结果表明,Linux上的以Openswan实现的IPSec VPN在性能上得到显著提高,从而论证了复杂指令集的X86体系结构和精简指令集的协处理器的协同工作成为网络安全处理上一种高效的解决方案.     

基于网络微处理器包过滤硬件防火墙的研究

从网络处理器NP(Network Processor)对数据包接收、处理和发送的角度,讨论在NP架构下多微引擎、多线程并行处理网络数据包,实现基于包过滤方式防火墙的原理.     

网络处理器技术比较研究

在流式视频传输中,基于IP的数据包要在电视网络上传输需要一个IWDVB网关来转换,网关的实现可硬件也可软件,或软硬协同处理。硬件可用普通的计算机或专门的网络处理器,前者应用于低速线路,而后者可用于高速线路。文章给出了研制IWDVB网关前期的研究工作,比较了NP、CPU和ASIC,分析了3款主流网络处理器性能,最后呈现了选型结论。     

一种基于IXP2400的多维包分类引擎设计

包分类在基于策略的路由、Qos和防火墙等网络应用中至关重要,在网络中提供这些区分服务的关键机制是数据包分类功能。网络处理器是一种优化处理网络分组数据的可编程集成电路,其高并行性和可编程特点适合用来实现包分类等计算密集型任务。论文根据BV包分类算法的并行特点,提出了一种基于IXP2400的包分类引擎机制,为高速网络环境下实现网络数据的线速处理提供了借鉴价值。     

高带宽无线局域网中PI速率控制算法

针对传统传输控制协议（TCP）在高带宽、无线网络中性能表现不佳的问题, 建立了一个端到端的虚拟路由器模型, 提出了一个端到端的发送端比例积分（PI）速率控制算法。根据RTT的变化, 利用PI控制器计算发送端的发送速率, 使瓶颈节点的队长稳定在一个目标位置, 减少拥塞丢包, 避免无线链路错误丢包引起的对拥塞窗口的错误调整。仿真结果表明, 与传统拥塞控制协议相比, 新机制能较好地控制路由器队长、提高网络负载的稳定性和网络吞吐率。     

Multi-indicator Active Queue Management Method

A considerable number of applications are running over IP networks. This increased the contention on the network resource, which ultimately results in congestion. Active queue management (AQM) aims to reduce the serious consequences of network congestion in the router buffer and its negative effects on network performance. AQM methods implement different techniques in accordance with congestion indicators, such as queue length and average queue length. The performance of the network is evaluated using delay, loss, and throughput. The gap between congestion indicators and network performance measurements leads to the decline in network performance. In this study, delay and loss predictions are used as congestion indicators in a novel stochastic approach for AQM. The proposed method estimates the congestion in the router buffer and then uses the indicators to calculate the dropping probability, which is responsible for managing the router buffer. The experimental results, based on two sets of experiments, have shown that the proposed method outperformed the existing benchmark algorithms including RED, ERED and BLUE algorithms. For instance, in the first experiment, the proposed method resides in the third-place in terms of delay when compared to the benchmark algorithms. In addition, the proposed method outperformed the benchmark algorithms in terms of packet loss, packet dropping, and packet retransmission. Overall, the proposed method outperformed the benchmark algorithms because it preserves packet loss while maintaining reasonable queuing delay.     

基于网络处理器实现千兆级多功能路由器

使用网络处理器来开发千兆多功能路由器能够在保证高带宽的前提下提供多样化的服务。在分析研究了Intel的网络处理器IXP2400的功能特点之后,给出了一种基于IXP2400实现千兆级多功能路由器的方案。实验证明,这种方案能够实现很高的报文处理能力。     

片上网络中低延时可扩展的路由器结构设计

为了满足片上网络中路由器能同时支持多个IP核的要求,并同时具有较好的延时性能,设计了一种分布式路由和仲裁的路由器结构。其中的仲裁模块根据当前路由器各输入端口的请求状态和下一路由器相应输入端口缓冲器的状态进行仲裁,此仲裁方法提高了数据包传输的成功率,从而降低了传输延时,使路由器具有良好的延时性能,同时仿真结果表明:该路由器在面积开销方面具有良好的可扩展性。     

基于RS码的网络编码层设计

针对高丢包率的无线网络环境下TCP/IP协议由于其自身缺陷难以提高网络吞吐量的问题,在TCP/IP层次结构中的传输层和网络层之间引入了一个网络编码层。此层在有线网络环境下,对于传输层和网络层来说是透明的,不影响TCP/IP层次结构的功能;在高丢包率的网络环境下,通过编码窗口使用基于RS码的网络编码来提高网络传输吞吐量。网络编码层模型被引入NS2网络仿真软件,仿真结果表明,在高丢包率的网络环境下,此层可提高网络传输吞吐量。     

On the design of a high-performance adaptive router for CC-NUMA multiprocessors

This work presents the design and evaluation of an adaptive packet router aimed at supporting CC-NUMA traffic. We exploit a simple and efficient packet injection mechanism to avoid deadlock, which leads to a fully, adaptive routing by employing only three virtual channels. In addition, we selectively use output buffers for implementing the most utilized virtual paths in order to reduce head-of-line blocking. The careful implementation of these features has resulted in a good trade-off between the network performance and hardware cost. The outcome of this research is a high-performance adaptive router (HPAR), which adequately balances the needs of parallel applications: minimal network latency at low loads and high throughput at heavy loads. The paper includes an evaluation process in which HPAR is compared with other adaptive routers using FIFO input bufferring, with or without additional virtual channels to reduce head-of-line blocking. This evaluation contemplates both the VLSI costs of each router and their performance under synthetic and real application workloads. To make the comparison fair, all the routers use the same efficient deadlock avoidance mechanism. In all the experiments, HPAR exhibited the best response among all the routers tested. Moreover, the observed packet latencies were comparable to those exhibited by simpler routers. Therefore, HPAR can be considered as a suitable candidate to implement packet interchange in next generations of CC-NUMA multiprocessors.     

High-speed data paths in host-based routers

In networking today, host workstations are increasingly being used as routers. Host based routers offer a number of advantages, but they suffer from inefficient support for high bandwidth interfaces. The authors' work has focused on the technology's major drawback its inefficiency in supporting high bandwidth interfaces. Their approach is to optimize packet processing by applying techniques that transfer packets directly among host interfaces, thus removing an extra data copy. This technique increases data throughput by 45 percent while reducing the host's CPU load. They found that peer DMA forwarding can increase host based router throughput by up to 45 percent, supporting bandwidths of 480 Mbps. Peer DMA host based forwarding requires network interface cards with substantial shared memory resources, because packet queues are stored on the interfaces themselves, rather than in host RAM. The queuing algorithm remains in the host CPU, supporting advanced queue management. Current systems have limited packet processing. A combination of streamlined forwarding algorithms and aggregate interrupt processing should further increase host based capability. Moving some of the IP processing out to the NIC coprocessor may enable this. It is also apparent that as processor speeds increase, the advantages of peer DMA will aid throughput for small packet sizes     

一种面向汇聚网络处理器模型的负载均衡算法

本文提出一种由多个网络处理器组成的汇聚网络处理器转发子系统路由器结构模型,并设计了算法DIHDA对多网络处理器的负载进行均衡分配。实验结果表明,该算法能够在保持负载均衡的同时获得较好的报文保序效果,综合性能优于目前已有的同类算法。     

路由器自适应可变时间片数据包转发方法

在数据包转发过程中,以网络接口卡作为服务对象。与传统以数据包为处理对象的方法相比,该方法提高了路由器各端口转发数据包的平等响应权。通过减少系统调度时间并消除数据包到达率对CPU资源调度的影响,增加路由器的最大吞吐量,减小包转发延迟。     

无线mesh网中网关部署的优化设计

无线mesh网中的流量经路由器聚集后主要是通过少量网关至因特网的,容易在网关处形成导致网络性能的瓶颈。针对此问题,首先对网关和路由器作等效节点化处理,利用无线通信阴影效应的对数-正态分布模型,设计加权目标函数保证节点的连通性和覆盖率,得到候选网关节点的位置部署;在此基础上根据网关部署的约束条件和网络生成连通图,设计启发性基于度/权值的树集分割（TSP）算法,选择出满足吞吐需求、有较好连通性的候选节点担任网关设置。NS2仿真结果验证了该设计方法对改善网关节点的吞吐容量和信号覆盖连通率的有效性。