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2O11年 第 5期
总第 167期
光 通 信 研 究
STU DY ()N OPTICAI C()M M UNICATI()NS
2O11.1()
(Sum .N O.1 67)
光 通 信 系 统 与 网 络 技 术
基 于 网络处理器 的 VLAN 的研究 与实现
王 欢 -一。董 喜 明
(1.光 纤通信 技 术 和 网络 国 家重 点 实验 室 ,湖 北 武 汉 430074; 2.武汉 烽 火 网络有 限 责任 公 司 ,湖 北 武 汉 430074)
摘 要 :考 虑 到 传 统 交换 芯 片 将 VI AN(虚 拟 局 域 网 )数 据 包解 析 固化 于硬 件 之 中 ,无 法 更 改 处理 流 程 等 因素 ,文 章 提 出 了一种
基 于 网 络 处 理 器 可 编 程 流 水 线 解 析 VI AN 数 据 包的 方 案 。对 可 编 程 流 水 线 的 处理 机 制 进 行 了研 究 ,分 析 了 VI AN 的 映 射 原
理 ,并 详 细描 述 了 VI AN模 块 的 实现 过 程 。 测 试 结 果 表 明 ,该软 件 能 稳 定 运 行 ,对 下 一 步 QinQ(VI AN 嵌 套 )软 件 开 发 具 有 指
导 意 义 。
关 键 词 :流 水 线 ;微 码 ;网络 处 理 器 ;模 块
中 图 分 类 号 :TN915.05 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1005—8788(2O11)O5一O01O—O3
Research on and im plem entation of network processor-based VLAN
W ang H uan ~ .Dong Xim ing ’
(1. State Key Laboratory of Optical Communication Technologies and Networks,W uhan 430074,China;
2. W uhan FiberHome Network Co.,Ltd.,W uhan 430074,China)
Abstract:A s the conventional switch chip decodes the Virtual Local Area Network (VI AN )packet in fixed hardware,SO that it
is not possible to alter the processing flow ,this paper presents a network processor—based program mable pipeline scheme. It
studies the processing mechanism of the pipeline.analyzes the principle of VLAN mapping and describes in detail the im ple—
mentation of the VI AN module.Test results indicate that this software operates stably and is significant to the development of
the QinQ software.
Key words:pipeline;m icro—coded;network processor;m odule
0 引 言
传统 的纯 硬 件 ASIC(专 用 集 成 电路 )缺 乏 可编
程 性 ,不具 备灵 活性 ,跟 不 上 现代 网络 发 展 的速 度 ,
NP(网络处 理 器 )就 是 在这 种 背 景下 产 生 的 。 随之
而来 的是 基 于 NP的各 种 灵 活 业 务 的 设 计 ,VI AN
(虚拟 局 域 网)作 为 运 营商 的核 心 业 务 ,它 将 一 组 位
于不 同 物 理 网 段 上 的 用 户 在 逻 辑 上 划 归 为 一 个
I AN(局 域 网 ),其 在 功 能 和 操 作 上 与 传 统 的 I AN
基本 相 同 ,但 减 少 了移动 和改 变 的代价 ,也 就是 当用
户从 一 个位 置移 动 到 另 一个 位 置 时 ,网络 属 性 不需
要重 新 配置 ,而 是 动 态 地 完成 。基 于 NP的 VLAN
研究 与 实现 ,融 合 了 当前 比较 热 门 的 网络 安 全 技 术
和 NP可 编程 技术 ,具 有很 高 的研 究价值 。
1 NP的 架构 设计
NP的体 系架 构在 很 大程 度 上 依 赖 它 所 具 备 的
功能 ,根 据应 用 的 需求 ,可 以 采 用 不 同 的组 网方 式 ,
灵 活地 构 造 出 不 同 种 类 的 处 理 平 台 。 例 如 :单 个
NP构 成 的单板 设 备 ,基 于 高端 交换 机 的 NP线卡 设
备 。对 于不 同种 类 的处 理 平 台 ,整 个 系 统 架 构 基本
上保 持 一致 ,主 要包 括控 制平 面 、数据 平 面和 管理平
面 。控 制平 面主 要实 现各 种设 备 的驱动 和协 议报 文
的处 理 ,数据 平 面通 过 可 编程 流水 线 的微 码 实 现 分
组转 发 功 能 ,管 理 平 面 负 责 整 个 系 统 的 ()AM (运
营 、管理 和维 护 )。
NP主要 由 4个 单元 组 成 :共 享 内存 交 换 单元 、
流水 线单 元 、内部集 成 的微 引 擎单 元 和 流 量 管 理 单
元 。共 享 内存 交 换单元 提 供 4 M 的 内存 空 间 ,主 要
用 于存储 数据 包 ,其 中包 括 很 多 子 单元 ,例 如 :输 入
仲裁 单元 、队列 映 射 单元 和 队列 调 度 单 元 等 。流 水
线 是 NP最 核 心 的 单 元 ,它 完 成 NP 的 所 有 功 能 。
内部微引擎主要负责芯片内部表 项 的维护 ,通过各
种 算法 完成 对表 项 的配置 。流量管 理单 元 负责 流量
的管理 。
2 基 于 NP 的 VLAN 映 射 机 制
2.1 可 编 程流 水线 的处 理机 制
NP的可 编程 流水 线 由若 干 数 据 包指 令 设 置 计‘
算 机组 件 和与之 相 对 应 的微 引 擎访 问点 构 成 ,如 图
1所 示 。每个 数据 包指 令设 置 计算 机 组 件 内部集 成
了若干 个处 理器 ,所 有 的微 处 理 器 线 形排 列 成 一 条
流 水线 。数据包 指令 设置 计算 机组 件 内部的处 理器
每 执 行 一 个 指 令 字 操 作 时 ,最 多 完 成 5条 指 令 的执
收 稿 日期 :2Ol1 04 1 5
作者 简 介 :王欢 (1985),男,湖北 黄冈人 ,硕 士研 究生 ,主 要研 究 方向 为 通信 与信 息 系统 。
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