本文關鍵詞：基于FPGA的SDN高性能查找結(jié)構(gòu)的設計與研究　出處：《北京郵電大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 軟件定義網(wǎng)絡 多字段查找表 Bloom濾波器 交換機FPGA

【摘要】：SDN (Software Defined Network),即軟件定義網(wǎng)絡,引起了國內(nèi)外網(wǎng)絡通信領域的廣泛關注。其控制平面與數(shù)據(jù)平面相分離的網(wǎng)絡架構(gòu),使網(wǎng)絡的集中控制和管理更加便捷,其軟件可編程特性能夠?qū)?shù)據(jù)包進行更細粒度的檢測與處理,使網(wǎng)絡設備處理數(shù)據(jù)包的靈活性大大增強,從而促進了網(wǎng)絡虛擬化的發(fā)展。 本文研究的主要內(nèi)容包括：SDN架構(gòu)、SDN交換機及其中的多字段查找表。由于傳統(tǒng)OpenFlow交換機大多采用基于TCAM的高速硬件查找表,該結(jié)構(gòu)雖具有高效查找功能,但產(chǎn)生的功耗很大并且會消耗相當多的硬件電路資源,加大了芯片、板級設計的難度。而并行Bloom濾波器(Parallel Bloom Filter)是一種衍生于Bloom濾波器的高效多字段查找結(jié)構(gòu),它應用廣泛,具有查詢效率高、消耗資源少等優(yōu)點,缺點僅在于具有一定的誤檢概率。 因此,本文將基于并行Bloom濾波器,提出一種支持SDN的多協(xié)議查找結(jié)構(gòu)MPBF-TVHT。該結(jié)構(gòu)具有良好的查找靈活性并且存儲資源消耗較低；其中,MPBF能夠滿足SDN靈活的多協(xié)議查找需求,而TVHT降低了有效字段數(shù)量對誤檢概率的影響,確保在各種查找條件下都能具有較低的誤檢概率。本文對提出的SDN多字段查找結(jié)構(gòu)進行了詳細的誤檢概率數(shù)學分析以及基于Matlab軟件的性能仿真與結(jié)果對比。仿真和測試結(jié)果表明,該結(jié)構(gòu)能夠很好地滿足SDN靈活的查找規(guī)則對查找表的要求,在存儲較多表項時仍能確保誤檢概率處于可接受范圍內(nèi)以及若干時鐘周期的查詢效率。本文完成了基于Xilinx FPGA芯片的SDN交換機及多字段查找表的設計工作。對SDN交換機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及主要功能模塊的設計進行了詳細的分析和介紹,能夠為相關SDN交換機的設計和實現(xiàn)工作提供參考。
[Abstract]:SDN (Software Defined Network), namely, software defined network, attracted wide attention at home and abroad in the field of network communication. The control plane and data plane separation network architecture, the centralized control and network management more convenient, the software programmability can log packet detection and processing more fine-grained, greatly strengthen the network equipment flexibility of data packet, so as to promote the development of network virtualization.
The main contents of this paper include: SDN architecture, SDN switches and the multi field lookup table. Because traditional OpenFlow switches are using high speed hardware TCAM based on look-up table, the structure has high search function, but the high power consumption of hardware circuit and considerable resources, increase the difficulty of chip level design the board and parallel Bloom filters (Parallel Bloom Filter) is a derivative of Bloom filter, multi field search structure, it is widely used and has high query efficiency, less resource consumption, the lack of points is only with certain probability of false detection.
Therefore, this paper will propose parallel Bloom filter based on multi protocol MPBF-TVHT. lookup structure for SDN the structure has good flexibility and find the storage resource consumption is low; the MPBF can meet the demand for flexible multi protocol SDN, and TVHT reduced the effect of field on the number of the error detection probability, to ensure that all it can lower the probability of false detection in a variety of search conditions. This paper puts forward the structure of the SDN field to find the probability of false detection with mathematical analysis and comparison of performance simulation and results based on the Matlab software. The simulation and test results show that the structure can satisfy SDN flexible lookup rules of the look-up table the requirements can still ensure the probability of false detection in an acceptable range and a plurality of clock cycle query efficiency in the store more entries. This paper completed the Xilinx FPGA chip based on SDN The design of switch and multi field lookup table is introduced. The system structure and design of main function modules of SDN switch are analyzed and introduced in detail, which can provide reference for the design and implementation of related SDN switches.

【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5;TN791

【共引文獻】

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本文編號：1387607