基于FPGA的并行多发可编程解析器

传统的报文解析器解析的协议类型和协议层次固定,缺乏对新网络协议的支撑,限制了网络设备的可编程性。抽象出形式化的解析流程,并基于FPGA实现协议无关的可编程解析器,对新协议的支撑无需更改硬件,仅需要重新映射解析图。基于该机制,引入一系列优化技术,克服了包解析固有的串行性,节约了存储资源,为实现高速的可编程报文解析提供了有效的解决方案。基于通用多核和高性能FPGA实验平台,进行了硬件代价和性能的评估。实验结果表明,采用可编程解析器能大幅提升报文解析性能,实现了通用网络协议及潜在的网络协议快速的解析,可有效地支持快速的定制网络协议发展。     

RESSP:基于FPGA的可重构SDN交换结构

SDN采用转发与控制分离的架构和集中的控制管理机制,可有效满足不同网络中不同粒度的管理控制需求。当高校科研人员进行SDN的教学和创新实验时,需要一个处理过程可感且可重新编程的数据平面来支持原理展示和自主研究。然而,传统ASIC交换机的内部实现流程不透明且转发查表架构固定,软件交换机的处理性能较低,因此无法充分支持数据平面的研究。目前,通过FPGA设计可编程数据平面,为满足不同科研场景下多样化的处理需求提供了一条可行路径。但是,在基于FPGA的可重构交换机架构和设计方法方面还缺少深入研究,主要表现在难以实现基于模块细粒度的SDN处理流程重构,现有工作复用程度低,同时无法为开源的SDN数据平面设计提供技术支持。为此,提出一种基于FPGA的SDN交换平面实现结构——RESSP(FPGA-based REconfigurable SDN Swi-tching Pipeline)。RESSP将报文处理流程拆解成多个可动态加载的模块,针对交换机具体的应用场景,利用FPGA可编程特性对硬件功能模块进行增加、删除或替换,从而针对实际需求设计出相应的报文处理逻辑。此外,基于RESSP实现了一个SDN交换机的原型系统MiniSwitch。MiniSwitch验证了RESSP在教学科研实验中快速重构所需SDN数据平面的可行性和可扩展性。     

网络处理器中处理单元的设计与实现

随着网络带宽的飞速增长和各种新的网络应用不断涌现，原有的基于通用处理器和ASIC的互联网架构已经不能满足新的需求。兼具强大处理能力和灵活可编程配置能力的网络处理器逐渐得到广泛的应用。高性能的网络处理器通常采用多个并发的处理单元进行数据平面的快速处理，这些处理单元在网络处理器中居于核心的地位。该文讨论了网络处理器中处理单元设计需要考虑的因素，设计了一种较为灵活有效的处理单元架构，并进行了FPGA原型验证，证实了该结构的可行性。     

基于可编程数据平面的PFC算法实现

当前高吞吐量、超低延迟的高性能无损数据中心网络成为研究的热点。传统TCP/IP协议是为广域网设计的,在高速网络条件下(特别是随着10 Gb/s的网络接口的普及)会存在I/O瓶颈问题;远程直接数据存取技术RDMA(remote direct memory access)是为了解决网络传输中终端主机的数据处理延迟、降低CPU负载而产生的,最早应用在高性能计算领域。RDMA技术基于优先级流量控制PFC算法实现了无损传输网络。首先介绍了可编程数据平面技术和高性能数据中心网络的研究现状,并基于可编程数据平面以软件定义的方式实现了PFC算法,进而实现了可编程的无损数据中心网络,并在仿真网络环境下对实现的PFC算法进行了性能测试。实验结果显示在可编程数据平面下实现的PFC算法达到了无损传输的目标。同时证明了可编程数据平面技术在高性能数据中心网络的实现中可以发挥巨大作用,相对于传统的网络架构,可编程数据平面技术由于采用了软件定义的方式,因此更加灵活、高效。     

基于以太网的数据采集在Xilinx FPGA上的实现

随着网络技术与可编程逻辑器件的飞速发展,使得实现时工业生产设备进行监测有了更快捷的设计方法和更直观的监控方式.本文在Xilinx公司的现场可编程门阵列FPGA上设计实现了基于以太网的嵌入式数据采集系统.主要阐述了硬件平台设计、嵌入式实时操作系统移植以及嵌入式WEB服务器的实现,同时详细给出了FPGA MicroBlaze IP软核的实现.     

主动网络体系结构的探讨与实现

描述一种新型的可编程网络体系结构——主动网络.它可以根据网络应用和服务的要求,对网络进行编程,因而大大加快了新网络应用和服务的实现.并介绍主动网络的概念和体系结构,以及基于主动网络的应用及实现方法：可编程交换机方法（分散式）和封装（Capsule）（或集中式）方法.     

面向下一代互联网实验平台的新型报文处理模型——EasySwitch

下一代互联网实验平台应能提供网络原型系统快速开发及部署能力,以有效支撑新型互联网体系结构关键技术的实现和验证.基于FPGA(Field Programmable Gate Array)技术构建的网络实验平台可以提供较高的可编程性和性能,而它对硬件逻辑设计能力的要求则严重限制了平台的广泛应用.新型报文处理模型EasySw...     

高速可编程网络创新实验设备设计与实现

面向下一代网络的新协议和体系架构研究是当前网络研究的重要组成部分,而基于实际设备的实验验证是证明研究结果正确性的主要途径。针对基于软件或传统网络设备的验证方式在有效性、灵活性等方面的不足,提出一种支持网络创新实验验证的高速网络硬件设备解决方案。该方案基于现场可编程门阵列设计,将控制平面与数据平面解耦合,同时采用高性能的网络与存储模块,满足网络创新实验对设备可编程、高性能、灵活管理控制等方面的需求。基于此方案设计并实现TNIP网络处理板卡。实验结果证明,该板卡支持高达16 Gb/s的网络通信,可以应用于复杂的网络创新实验。     

基于FPGA的图像预处理快速算法及仿真

工程实践中,可编程逻辑器件已经越来越多的受到重视和应用.文中以DSP处理大量数据时,实时性难以达到要求入手,介绍了应用可编程逻辑器件FPGA提高程序效率、实现快速运算的一种方法,并设计了一个利用中值滤波进行图像预处理的系统,之后进行了仿真和实验验证.文章最后得到结论,采用FPGA通过用硬件逻辑来实现运算量大但相对比较简单的算法,效率要大大高于软件的多次循环,若在系统中采用DSP和FPGA合作处理数据,则可以各自发挥长处,实现快速算法.     

可编程数据平面下基于DDPG的路由优化方法

针对于数据中心网络不均衡的流量分布,和在使用固定功能交换机的软件定义网络中部署强化学习模型时,不能精确感知网络状态导致的路由决策偏差问题,设计了一种在具有可编程数据平面的软件定义网络中,基于深度确定性策略梯度(DDPG)强化学习模型的路由优化方法.通过在可编程数据平面自定义数据包处理逻辑,获取细粒度、高精度的网络状态参...     

嵌入式系统平台抽象层设计与接口实现

近年来,随着嵌入式计算机技术飞速发展,各种异构嵌入式硬件不断更新,提高操作系统的可移植性和应用程序的代码重用性成为了一种趋势.本文设计了一种通用性较强的平台抽象层,针对Linux操作系统、“锐华”操作系统与硬件平台的应用程序开发接口重新进行设计,为用户开发各种嵌入式应用程序提供标准化的接口.研究证明,平台抽象层能提高操作系统的可移植性和应用程序的代码重用性,同时具有可靠的实时性.     

软件定义网络研究综述

现有网络设备支持的协议体系庞大, 导致高度复杂, 不仅限制了IP网络的技术发展, 更无法满足当前云计算、大数据和服务器虚拟化等应用趋势。软件定义网络（SDN）作为一种最新网络架构, 对网络设备控制面、转发面和应用层功能进行重新定义抽象, 使得网络设备软件可编程, 有望改变上述局面。介绍了OpenFlow技术的产生背景、特点及发展现状, 分析了基于OpenFlow的SDN体系结构和平台设计的关键技术, 并探究了SDN技术在网络管理自动化、光网络传输与IP承载的统一控制、无线网络的平滑切换、网络虚拟化和QoS保证等方向的应用。     

Characterizing application scheduling on edge,fog, and cloud computing resources

Cloud computing has grown to become a popular distributed computing service offered by commercial providers. More recently, edge and fog computing resources have emerged on the wide-area network as part of Internet of things (IoT) deployments. These three resource abstraction layers are complementary, and offer distinctive benefits. Scheduling applications on clouds has been an active area of research, with workflow and data flow models offering a flexible abstraction to specify applications for execution. However, the application programming and scheduling models for edge and fog are still maturing, and can benefit from learnings on cloud resources. At the same time, there is also value in using these resources cohesively for application execution. In this article, we offer a taxonomy of concepts essential for specifying and solving the problem of scheduling applications on edge, fog, and cloud computing resources. We first characterize the resource capabilities and limitations of these infrastructure and offer a taxonomy of application models, quality-of-service constraints and goals, and scheduling techniques, based on a literature review. We also tabulate key research prototypes and papers using this taxonomy. This survey benefits developers and researchers on these distributed resources in designing and categorizing their applications, selecting the relevant computing abstraction(s), and developing or selecting the appropriate scheduling algorithm. It also highlights gaps in literature where open problems remain.     

FINA：一种基于交互的网络体系结构框架模型

网络发展到面向应用的阶段,传统面向系统互连的网络体系结构已经不能满足各种以高性能为评价指标的网络应用需求。通过研究计算机网络体系结构发展的历史,吸收了软件体系结构研究的成果,提出了一种基于交互的网络体系结构框架模型（FINA）,FINA从宏观网络分层结构、构件化框架模型、以及网络构件及其交互模板3个抽象级辊描述网络体系结构,既保留了传统网络对等层交互的开放互连结构,又引入了现代网络相邻层交互的可定制结构。通过运用FINA描述和分析了传统网络及可编程网络体系结构,说明了FINA适合于描述和评价过去以及现在具有灵活服务定制要求的高性能网络体系结构。     

基于主动网技术的智能网及其Java实现

主动网络(AN)是可编程网络，主动网络中的网络节点具有计算能力。传统智能网(IN)在多年的应用中逐渐暴露了一些局限性。从主动网技术对传统智能网影响的角度，提供了一种基于主动网技术的全新的智能网结构体系。其具体实现的方法有很多种，这里给出了一种基于Java的实现方案。     

对等模式下语义Web服务发布与发现技术综述

在面向服务的计算中,服务发现是关键。服务发现是在因特网范围内Web服务自动组合、应用即时构造的基础,近年来被学术和工业界广泛关注,相关技术层出不穷。针对Web服务发布发现技术当前研究成果,进行了系统的归纳分类。重点从关键字匹配和语义特征发布两个角度,对对等环境下W cb服务发布发现技术的主要研究工作进行了论述。最后归纳出对等环境下语义Wcb服务发布的一般特征,以及未来对等环境下Wcb服务发布发现的主要研究目标、研究问题和挑战。     

自动文摘系统中的主题划分问题研究

随着网络的发展,电子文本大量涌现,自动文摘以迅速、快捷、有效、客观等手工文摘无可比拟的优势,使得其实用价值得到充分体现。而主题划分是自动文摘系统中文本结构分析阶段所要解决的一个重要问题。本文提出了一个通过建立段落向量空间模型,根据连续段落相似度进行文本主题划分的算法,解决了文章的篇章结构分析问题,使得多主题文章的文摘更具内容全面性与结构平衡性。实验结果表明,该算法对多主题文章的主题划分准确率为9212 % ,对单主题文章的主题划分准确率为9911 %。     

SDN在车载网中的应用综述

随着车载应用、移动设备和物联网的快速发展,开发处理车载网大数据的高效架构已成为未来智慧城市关注的重要问题。然而,车载网复杂且不灵活的架构面临一系列挑战,如高移动性、间歇性连接、应用程序的异构性。在这种背景下,软件定义网络(Software Defined Network,SDN)可编程和灵活的网络架构,在有线网络管理和异构无线通信中受到学术界和工业界的广泛关注。在车载网中应用SDN可以提高灵活性、可靠性、可编程性和可扩展性,增强车载网提供应用和服务的能力,提高用户服务质量。文中首先描述了SDN的体系结构,然后从架构和数据传播角度出发概括了软件定义车载网络(Software Defined Vehicular Networks,SDVN)的研究进展,随后概述了结合移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)的SDVN研究现状,接着讨论了SDVN存在的问题和挑战,最后介绍了SDVN的应用前景。     

一种主动学习式P2P流识别方法

P2P流的识别对于网络的维护与运营都具有重要意义,基于机器学习的流识别技术是目前研究的热点和难点内容,但目前仍然存在着建立分类模型需要大量适用的训练数据、训练数据的标记需要依赖领域专家以及因此而导致的工作量及难度过大和实用性不强等问题,而当前的研究工作很少涉及到这些问题的解决办法。针对这一问题,采用主动学习技术提取少量高质量的训练样本进行建模,并结合SVM分类算法提出了一种基于锦标赛选择的样本筛选方法。实验结果表明,其相对于已有的流识别方法,能够在仅依赖少量高质量训练样本的前提下,保证较高召回率及较低误报率,更适用于现实网络环境。     

Platform as a service gateway for the Fog of Things

Internet of Things (IoT), one of the key research topics in recent years, together with concepts from Fog Computing, brings rapid advancements in Smart City, Monitoring Systems, industrial control, transportation and other fields. These applications require a reconfigurable sensor architecture that can span multiple scenarios, devices and use cases that allow storage, networking and computational resources to be efficiently used on the edge of the network. There are a number of platforms and gateway architectures that have been proposed to manage these components and enable application deployment. These approaches lack horizontal integration between multiple providers as well as higher order functionalities like load balancing and clustering. This is partly due to the strongly coupled nature of the deployed applications, a lack of abstraction of device communication layers as well as a lock-in for communication protocols. This limitation is a major obstacle for the development of a protocol agnostic application environment that allows for single application to be migrated and to work with multiple peripheral devices with varying protocols from different local gateways. This research looks at existing platforms and their shortcomings as well as proposes a messaging based modular gateway platform that enables clustering of gateways and the abstraction of peripheral communication protocol details. These novelties allow applications to send and receive messages regardless of their deployment location and destination device protocol, creating a more uniform development environment. Furthermore, it results in a more streamlined application development and testing while providing more efficient use of the gateway’s resources. Our evaluation of a prototype for the system shows the need for the migration of resources and the QoS advantages of such a system. The examined use case scenarios show that clustering proves to be an advantage in certain use cases as well as presenting the deployment of a larger testing and control environment through the platform.