【摘要】：為進(jìn)一步提升未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文高速靈活解析的能力,提出了一種面向轉(zhuǎn)發(fā)的雙向報(bào)文解析結(jié)構(gòu)(BiPPAF)。該結(jié)構(gòu)由以下2個(gè)方面構(gòu)成:在協(xié)議的解析表達(dá)上,利用二叉trie樹(shù)動(dòng)態(tài)靈活的字符串組織方式,實(shí)現(xiàn)協(xié)議解析表達(dá)的可擴(kuò)展;在協(xié)議解析的處理上,采用硬件流水線通過(guò)高速流水的查表方式,實(shí)現(xiàn)協(xié)議解析的高性能。BiPPAF結(jié)構(gòu)通過(guò)為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口建立協(xié)議二叉trie樹(shù)實(shí)現(xiàn)接口獨(dú)立的協(xié)議解析能力,并利用節(jié)點(diǎn)映射算法來(lái)完成流水線和二叉trie樹(shù)之間的關(guān)聯(lián),能夠均衡各級(jí)流水線上二叉trie樹(shù)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目?jī)?yōu)化存儲(chǔ)空間的使用。仿真實(shí)驗(yàn)表明,與Packet Parsing方法相比,BiPPAF結(jié)構(gòu)的協(xié)議處理速率提升了31%,而資源占用降低了64%。
【圖文】：

活并快速地實(shí)現(xiàn)新協(xié)議的解析，本文提出了由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議二叉ｔｒｉｅ樹(shù)（ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｔｒｉｅ，ＦＰ－ｔｒｉｅ）和雙向流水線２部分組成的ＢｉＰＰＡＦ結(jié)構(gòu)，通過(guò)結(jié)合兩者的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)快速靈活的協(xié)議解析功能。ＢｉＰＰＡＦ結(jié)構(gòu)如圖１所示。在ＢｉＰＰＡＦ結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議二叉ｔｒｉｅ樹(shù)將傳統(tǒng)的報(bào)文解析過(guò)程轉(zhuǎn)換為二叉ｔｒｉｅ樹(shù)，實(shí)現(xiàn)報(bào)文解析的靈活表示；雙向流水結(jié)構(gòu)則充分利用硬件并行處理的特性，采用線性流水的查找ＦＰ－ｔｒｉｅ樹(shù)實(shí)現(xiàn)圖１ＢｉＰＰＡＦ結(jié)構(gòu)組成圖協(xié)議解析，達(dá)到高速的處理能力。１．１轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議二叉ｔｒｉｅ樹(shù)定義１節(jié)點(diǎn)深度是該節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)的最大距離，根節(jié)點(diǎn)的深度為１，其余節(jié)點(diǎn)的深度為雙親深度的最大值加１；ＦＰ－ｔｒｉｅ樹(shù)中最大的節(jié)點(diǎn)深度稱(chēng)為ＦＰ－ｔｒｉｅ樹(shù)的深度。定義２葉子節(jié)點(diǎn)只能包含解析的結(jié)果，其中包含正常解析內(nèi)容的稱(chēng)為實(shí)葉子節(jié)點(diǎn)，反之包含無(wú)法解析的稱(chēng)為虛葉子節(jié)點(diǎn)。定義３若二叉ｔｒｉｅ樹(shù)被稱(chēng)為ＦＰ－ｔｒｉｅ樹(shù)，則應(yīng)滿足如下條件：條件１每個(gè)協(xié)議的識(shí)別判定可能需要多個(gè)定位規(guī)則，但每個(gè)非葉子節(jié)點(diǎn)內(nèi)只存儲(chǔ)一個(gè)定位規(guī)則和２個(gè)跳轉(zhuǎn)的指針，其中定位規(guī)則包含該協(xié)議相關(guān)字段的判定取值及判定方法；條件２任一個(gè)非葉子節(jié)點(diǎn)必須有２個(gè)子節(jié)點(diǎn)，但不能同時(shí)以２個(gè)實(shí)葉子節(jié)點(diǎn)作子節(jié)點(diǎn)；條件３一個(gè)ＦＰ－ｔｒｉｅ樹(shù)最多只能有一個(gè)虛葉子節(jié)點(diǎn)；條件４從根到葉子節(jié)點(diǎn)的路徑上的所有節(jié)點(diǎn)（不包括葉子節(jié)點(diǎn)）包含的定位規(guī)則順序連接表示報(bào)文解析的過(guò)程。由上述的定義可知，協(xié)議二叉ｔｒｉｅ樹(shù)具有如下的性質(zhì)

個(gè)節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)的深度為Ｌ－１，故Ｌ－１＋１＝Ｌ≤ＳＬ。綜上可知，當(dāng)ｋ＝Ｌ的時(shí)候，滿足Ｌ≤ＳＬ≤２Ｌ－１，故命題成立。推論１對(duì)于節(jié)點(diǎn)數(shù)ＳＬ一定的ＦＰ－ｔｒｉｅ樹(shù)，深度滿足ｌｂ（ＳＬ＋１）≤Ｌ≤ＳＬ。證明由性質(zhì)２可知，Ｌ≤ＳＬ且ＳＬ≤２Ｌ－１，故ＳＬ＋１≤２Ｌ，進(jìn)而ｌｂ（ＳＬ＋１）≤Ｌ，所以得到結(jié)論：ｌｂ（ＳＬ＋１）≤Ｌ≤ＳＬ。（ａ）協(xié)議樹(shù)Ａ（ｂ）協(xié)議樹(shù)Ｂ圖２ＦＰ－ｔｒｉｅ樹(shù)結(jié)構(gòu)綜上可知，，ＦＰ－ｔｒｉｅ樹(shù)的節(jié)點(diǎn)數(shù)和深度都存在上下限，即實(shí)現(xiàn)ＦＰ－ｔｒｉｅ樹(shù)節(jié)點(diǎn)占用的存儲(chǔ)空間有限，表明ＦＰ－ｔｒｉｅ樹(shù)物理可實(shí)現(xiàn)。目前，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在多數(shù)情況下需要根據(jù)多協(xié)議標(biāo)簽交換協(xié)議（ｍｕｌｔｉ－ｐｒｏｔｏｃｏｌｌａｂｅｌｓｗｉｔｃｈｉｎｇ，ＭＰＬＳ）和ＩＰ協(xié)議（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，本文根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況，構(gòu)造了２個(gè)協(xié)議樹(shù)Ａ與Ｂ，其中協(xié)議樹(shù)Ａ描述了以太網(wǎng)協(xié)議內(nèi)嵌虛擬局域網(wǎng)協(xié)議（ｖｉｒｔｕａｌｌｏｃａｌａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋ，ＶＬＡＮ）及ＭＰＬＳ、ＩＰｖ６的協(xié)議嵌套關(guān)系，而協(xié)議樹(shù)Ｂ描述了８０２．３ＳＮＡＰ協(xié)議內(nèi)嵌ＩＰｖ４的協(xié)議嵌套關(guān)系，圖２中分別對(duì)協(xié)議樹(shù)Ａ和協(xié)議樹(shù)Ｂ進(jìn)行了圖形化表示。圖２中的２個(gè)ＦＰ－ｔｒｉｅ樹(shù)的節(jié)點(diǎn)類(lèi)型共分為３種情況：①Ｐ１和Ｐ１１代表協(xié)議無(wú)法識(shí)別的葉子節(jié)點(diǎn)，用于指示報(bào)文無(wú)法解析；②Ｐ４、Ｐ６和Ｐ１０分別代表了識(shí)別ＭＰＬＳ、
【作者單位】： 國(guó)家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心;解放軍理工大學(xué)指揮信息系統(tǒng)學(xué)院;
【基金】：國(guó)家“973計(jì)劃”資助項(xiàng)目(2012CB315901,2012CB315905) 國(guó)家“863計(jì)劃”資助項(xiàng)目(2011AA01A103) 國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2011BAH19B01)
【分類(lèi)號(hào)】：TP393.02

【參考文獻(xiàn)】

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【共引文獻(xiàn)】

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1 徐恪;朱敏;林闖;;互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)評(píng)估模型、機(jī)制及方法研究綜述[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2012年10期

2 黃兵;;智能管道發(fā)展目標(biāo)探討[J];中興通訊技術(shù);2012年01期

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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【相似文獻(xiàn)】

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1 丁力;徐華;王家^

本文編號(hào)：2546147