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下一代网络设备核心单元-网络处理器应用研究

要:网络处理器的设计、应用被认为是推动下一代网络向高性能、灵活性方向发展的核心技术。本文
从网络设备研制角度,对网络协议处理基本操作、网络处理器产生技术需求、基本功能、体系结构特点、产品现状、应用前景、未来发展进行研究。
关键词:网络处理器体系结构网络设备数据分组网络协议
网络高速发展,对下一代网络设备提出以下要求:具有优异性能,支持高速分组处理;具有高度灵活性,支持不断变换高层网络服务。传统的基于GPPGe
eralPurposeProcessor的网络设备只满足灵活性要求;基于ASICApplicatio
SpecificI
tegratedCircuit的网络设备只满足高性能要求;网络处理器能够通过灵活的软件体系提供硬件级的处理性能,基于NPNetworkProcessor的网络设备具有高性能和灵活性。1网络处理器产生技术需求以网络设备核心部件更新为标志,网络设备体系结构发展经历了三个阶段:1以GPP为核心的网络设备体系结构在网络发展早期,网络传输速率低,服务少,研究集中在服务框架构建和网络协议实现。设备以GPP为核心,在通用操作系统基础上,以软件方式实现各种网络服务。目前许多边缘设备:如防火墙、VPN设备、VOIP设备,还在采用这种通用处理器通用操作系统专用网络服务软件的体系结构。其优点是灵活性好,缺点是性能处理差。这种结构为支持各种复杂运算,采用通用体系结构和指令集,其通用性导致网络性能处理差。2以ASICRISC为核心的网络设备体系结构随着网络带宽的增长速度远大于通用计算机处理的增长速度,网络瓶颈变成基于GPP的节点设备。采用基于ASIC和RISCreducedi
structsetcompute为核心的体系结构成为主流,尤其是骨干设备的设计。为获取高性能,通常由RISC负责非实时管理,ASIC负责高速数据处理。这种结构缺点是开发周期长,缺乏灵活性。ASIC不具备可编程性,一旦将计算逻辑固化到硬件,很难修改。设计制造复杂ASIC需要花费18个月到两年时间,设备制造商必须准确预测未来的市场需求和技术趋势。3以NP为核心的网络设备体系结构在新信息技术、用户需求、市场竞争三驾马车牵引下,未来网络需求出现新特点,主要集中在以下三方
f面:1高性能压力依旧存在:按照摩尔定律,电处理器处理速度每18个月增加一倍;但随着DWDM等光纤技术在主干网络的广泛应用,每12个月光纤链路容量就增加一倍。因此以电处理器为核心的路由器仍然是网络发展瓶颈。在低廉光处理技术出现之前,需要充分挖掘现有电处理技术。2r
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