下一代网络设备核心单元——网络处理器应用研(2)

２ 网络处理器概念

网络处理器是面向网络应用领域的应用特定指令处理器?熏是面向数据分组处理的、具有体系结构特征和／或特定电路的、软件可编程器件。通过灵活的软件体系提供硬件级的处理性能是ＮＰ的关键特性。

在以ＧＰＰ和ＡＳＩＣ／ＲＳＩＣ为核心的设备体系结构阶段，对２～３层数据处理采用“存储——转发”数据分组处理模式。随着网络发展，需要对２～７层的数据分组采用“存储——处理——转发”数据分组处理模式才能实现复杂的ＱＯＳ、安全控制、负载均衡等功能模块。ＮＰ的出现，标志着设备对数据分组的处理能力从低层粗放式处理过渡到高层细化处理。

３ 网络应用处理基本操作

在对ＡＴＭ、ＶＬＡＮ、ＭＰＬＳ、ＩＰｖ４、ＩＰｖ６、ＩＰＳｅｃ、ＵＤＰ、ＴＣＰ、ＮＡＴ、Ｗｅｂ交换、ＱＯＳ协议等多种协议和应用的分析基础上，参考文献?眼１?演归纳对单个数据分组处理的六种基本操作：（１）模式匹配：对分组字段的比特进行匹配。输入为需要匹配值和分组字段值，输出为某个确定逻辑值。（２）检索：根据某个关键字查找数据。通常与模式匹配联合使用，用于查找表中的某个特定数据项。数据结构和算法取决于关键字的大小和需要搜索的类型（一对一或一对多）。（３）计算：对不同协议，数据分组的计算处理差异很大。如：ＩＰＳＥＣ中需要对整个分组进行加密、解密、鉴别等计算；而多数协议都要求进行ＣＲＣ效验计算。（４）数据处理：对分组报头的修改便视为数据处理。如：数据分组的分割、重组；ＩＰＶ４中的ＴＴＬ字段每跳减一修改。（５）队列管理：对进出的协议数据单元进行存储和出入管理。负责实现数据报文在分组分割／重组的存储操作，以及与ＱＯＳ相关的流量整形和流量工程策略。（６）控制处理：通常涉及不需要线速执行的管理任务，如：异常处理、表更新、统计数据汇总等。

通过继承ＡＳＩＣ和ＲＩＳＣ分层处理合理思想，ＮＰ将网络处理任务划分为控制面和数据面两个层次：控制面负责非实时性的管理和策略控制任务，数据面负责承载高速多变的数据分组处理。目前ＮＰ主要任务是进行数据分组的线速分析、处理及转发，通过上述六种基本操作组合，实现以下功能：协议识别／分类、数据包拆分／重组、排队／接入控制、流量整形／流量工程、数据包修正、差错检测。随着ＳＯＣ技术发展，ＮＰ将集成更多设备级功能。

４ 网络处理器体系结构简介

４．１ Ｉｎｔｅｌ公司ＩＸＰ１２００网络处理器介绍

ＩＸＰ１２００系列是Ｉｎｔｅｌ公司ＩＸＡ架构的核心产品，组成如下：１个主频最高可达２３２ＭＨｚ的处理核心ＳｔｒｏｎｇＡＲＭ；６个ＲＩＳＣ结构的可编程微引擎，每个微引擎又包含４个硬件线程；６４位ＩＸ Ｂｕｓ；３２位的ＳＲＡＭ接口单元，工作频率为核心频率的一半；６４位的ＳＤＲＡＭ接口单元