一种解析与执行联动的SDN可编程数据平面

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一种解析与执行联动的SDN可编程数据平面

摘要:当前互联网技术发展迅速,新型网络协议的不断出现,要求网络转发设备能够及时提供对新协议的支持.目前,软件定义网络要兼顾可编程协议解析和数据转发性能仍然面临诸多困难.对此,本文提出了基于解析和执行联动结构的可编程数据平面(CLIPE),通过在硬件的解析器上部署用户可定义模块,可实时更新硬件中解析逻辑中的
协议多叉树,从而实现协议解析的用户定制性;并且,通过解析器和动作执仃奋联刻的巴制11K%2的期辑资源和24%的的冗余性,从而减小动作执行时延,提高了硬件资源利用率,与现有方案相比,节约了11%的逻辑资源和24%的
BRAM资源.最后,本文基于NetFPGA-10G板卡完成了本方案的原型机实现.
关键词:网络数据平面;灵活解析;动作处理器;可编程
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- B, @4 l+ V" r# G1引言
当前互联网技术发展迅速,新的体系结构和网络协议不断涌现,传统的网络体系已经难以适应新的功能要求.其中 XIA ( eXpressive Internet Architecture ) [",VxLAN[ 2, FabricPath[3]等新设计的出现使网络中的数据包格式不断更新,网络转发设备面临在新型数据格式的处理能力上的挑战.如果网络设备在数据报文的解析、查表、动作等的处理环节上能够支持用户灵活自定义,则不断更新的网络协议给硬件测试平台和实际应用设备部署带来的压力将会大大降低.

网络设备的主要功能是数据包的识别、处理和转发,在新型网络结构迅猛发展的背景下,其可扩展性、可编程性和转发性能是网络设备发展的重要方向.目前，软件定义网络( Software Defined Networking , SDN ) [4]实现了网络控制和转发功能的分离,从而实现了控制逻辑的用户定制.然而在数据平面,以 OpenFlow [5'为代表的实现方案仅能处理现有的MPLS、IP等数据包,对于新的网络协议支持并不灵活,且动作执行器执行时延偏高.为实现数据包解析的灵活性,CAFE 6] 、Switch-Blade[7等提出了支持数据包头部任意比特域组合的结构,初步实现了用户自定义的匹配域提取方式.刘中金

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