网络处理器的原理特性及其应用前景分析

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1、网络处理器的原理特性及其应用前景分析～教育资源库　　引言　　我们所熟悉的通信网的基本结构是由传统的电路交换系统和基于分组的交换系统构成，整个网络都是由一系列小的网络、传输和终端设备组成,网络之间互通性差、可管理性不强，网络业务不灵活。随着电子商务、多媒体业务和VoIP等业务的出现对带宽的要求越来越高，同时，对网络业务流量的控制能力和网络安全也提出了更高的要求。　　为适应这些网络需求，当今网络正在向NGN(NextGenerationNetbeddedProcessorplex)嵌入式处理器组：具备可编程能力的16个微处理器主要负

2、责数据包的转发处理。　　入口EDS：对来自以太网物理层设备的帧进行入队、出队和调度，送往交换组织。　　出口EDS：对来自交换组织帧进行入队、出队和调度，送往物理层设备。　　入口和出口交换接口：完成中间交换或者与其他网络处理器的内部连接。　　入口、出口PMM(PhysicalMACMultiplexer)：分别接收、发送来自Ether、POS物理层设备的帧。　　嵌入式Po网络处理器同样具有可扩充能力，多个网络处理器组成一个交换和路由系统，实现2、3层直至更高层帧12下一页友情提醒：，特别！的线速转发处理(见图1)。　　　　图1两个

3、网络处理器扩充的配置图　　网络处理器的应用　　基于其强大功能，网络处理器可以被用于实现从边缘网络至核心网络的一系列应用，如：　　AN边缘路由器；　　多业务接入平台：支持IP、ATM和MPLS；　　企业网骨干交换机；　　DSLAM和其他宽度应用设备，如3G无线基站、CMTS；　　VPN网管/路由器；　　防火墙和安全路由器；　　IP吉比特/太比特路由器；　　IPv6路由器。　　　　图2网络硬件的功能框图　　从概念上来看，以上所有的应用都是基于如图2的体系结构，物理层把来自物理介质的光、电信号转换成一定格式的比特流帧，帧转交到网络处理

4、器，网络处理器通过两条通道处理数据帧，快速通道，如数据通道或者转发通道，实现线速处理转发数据帧，这部分是由微引擎完成的；慢通道，如控制通道，完成小部分数据帧(如控制、信令、路由帧)的处理，这是由通用微处理器完成的。在采用背板交换的网络设备中，由交换背板完成系统扩展和数据帧的交换。　　下面以网络处理器在IPv6核心路由器中的应用作一探讨。IPv6路由器和IPv4路由器相比，主要的区别在硬件和软件的实现方面。硬件需要支持IPv6的网络处理器，以及更快速和更高容量的CAM(根据内容访问的存储器)存储芯片，而这方面目前还缺乏成熟的产品。

5、软件方面需要对原有的协议栈进行重新实现，这将涉及大量的程序修改和编译、调试工作，此外还需要增加一些新的协议和功能，如IDRP(域间路由协议)、即插即用支持、QoS的全面支持等。其中的难点和关键是网络处理器。NPU在路由器中的角色相当于CPU在PC中的角色，它专门为网络处理量身定制，以线速处理和转发每个数据包，并且具有可编程能力，因此可以随技术的发展而进行现场升级。　　IBM网络处理器同样具有可扩充能力，多个网络处理器组成一个交换和路由系统，实现2、3层直至更高层帧的线速转发处理。图2给出了两个网络处理器扩充的配置图，两个网络处理

6、器之间拥有全双工的快速通道，可以配置成提供80个10/100Mbps以太网端口，或者是60个10/100Mbps以太网端口加上2个千兆口，同样也可配置成8个千兆口。　　核心路由器主要有百兆、千兆线卡、交换背板、交换板和主控模块板组成，从图3中看出4个线卡支持96个10/100Mbps以太网口，一个千兆的线卡支持6个千兆以太网口，其中交换模块通过背板直接和各个线卡相连，另外加上一个控制模块。　　其中百兆的交换线卡模块主要有2个IXP1200构成，其交换模块为IXE2424，每个端口都有IPv6路由功能，千兆模块主要有Intel第二

7、代网络处理器IXP2400构成，其交换模块为IXE5416。　　　　图3IPv6核心路由器系统构成图　　另外一个典型应用是开发基于网络处理器的防火墙，利用网络处理器的可编程能力可以容易实现防火墙的数据包过滤、访问控制、入侵检测、地址转换等功能，并且可以在同一硬件平台上对软件升级以满足不同用户的需要。基于网络处理器的防火墙是硬件防火墙，因此有线速处理能力。目前国外的厂商已经推出了基于网络处理器的防火墙产品，我们国内的一些公司也正在加快这方面的开发与研究，相信很快就会有相应的产品问世。　　结语　　网络处理器通过十分灵活的体系结构和强

8、大的处理能力，将可编程能力和ASIC的处理能力有机的结合在一起，从而带来更为智能的网络设备、更短的产品研发周期以及更便捷的系统升级方式。各大厂商均推出了10Gbps的网络处理器和其他的编程模型，40G的网络处理器正在逐步推向市场。网络处理器论坛(Net,NPF)