基于NP-3的城域网数据面转发实现研究-高端路由器.docx

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基于NP-3的城域网数据面转发实现研究

高端路由器

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论文导读:：以网络处理器（networkprocessor,NP）为标志的新一代高端路由器已经开始得到广泛应用，本文结合Ezchip公司NP-3处理器，研究讨论了城域以太网络(metroethernetnetwork,MEN)数据转发实现的方法。

论文关键词：高端路由器，网络处理器，城域以太网

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1.引言

网络流量的指数级增长，导致网络数据的处理越加复杂，特别是在跨区域大型企业，政府等部门对新业务的需求越来越大的情况下，现有城域网络各方面的瓶颈越来越突出，而且随着NGN、IPTV等基于IP的话音与视频业务的发展，对城域网与接入网的功能与性能又提出了许多更高更新的要求：高带宽、高可靠性、高QoS、低延时和灵活的扩展性。网络处理器，作为新一代的高性能路由器的核心设备，在数据传输处理方面有许多特别的优势，它不但拥有ASIC处理器的高速高带宽，而且具有非常强的灵活性高端路由器，同时在流量管理、QoS、OAM等技术也有独特的优势。

2.城域网技术概述

从横向划分，承载网通常可以分为骨干网、城域网与接入网，城域网位于骨干网与接入网的交汇处，是通信网中最复杂的应用环境，各种业务和各种协议都在此汇聚、分流和进出骨干网。多种交换技术和业务网络并存的局面是城域网建设所面对的最主要问题。而基于IP/MPLS技术建设多业务综合承载网络已经被全球运营商认同。

在城域网络中，骨干层通过出口路由器实现与两张骨干网的连接完成高速的数据转发，并充当IP城域网出口设备。汇聚层作为IP城域网骨干区域向下的延伸，与骨干层构成了核心路由区域，并充当三层MPLSVPN（Multi-PropocolLabelSwitchingVirtualPrivateNetwork）的P设备论文参考文献格式。汇聚层BAS（宽带接入服务器）和路由器以上运行三层网络，以下视具体的情况运行三层或二层网络。接入层负责用户接入，采用二层网络。

3.NP-3网络处理器概述

Ezchip公司的NP-3处理器，是一款高灵活性的网络处理器，它提供10G线速的包处理能力及良好的带宽控制能力。通过编程能实现如二层交换，Q-in-Q，PBT，T-MPLS，VPLS，MPLS，IPV4/IPV6等多种功能。同时该芯片集成的一个流量控制器，能提供较强的流量管理功能。

NP-3的数据处理流图如图3.1：

图3.1：NP-3数据处理流图

TOPparse解析和提取各种数据帧的帧头、地址、端口、协议等作为查表的关键字。同时也可利用硬件或软件解析报文，过滤非法的畸形报文、攻击报文。

TOPsearch使用TOPparse提取出的关键字查找相关的路由表、会话表、策略表、统计计数表等。

TOPresolve根据TOPsearchI查找表所得的结果进行判断和决策。同时可以通过高学更新会话状态信息等。

TOPserachII可选，在TOPresolve完成后，进行比较简单的额外的数据表查找。

TOPmodify对报文的内容进行修改并发送到不同的路径上。

4.城域网关键技术分析及NP-3平台下的数据转发面实现

4.1网络结构及关键技术分析

典型的城域网由服务商骨干网络（serviceproviderbackbonenetwork,SP-BN）和多个服务商网络（serviceprovidernetwork,SP-N）构成高端路由器，服务商网络之间通过骨干网连接，用户之间则通过服务商网络连接到骨干网，如图1所示，图中SP-BN通过MPLS协议连接，而SP-N通过Q-in-Q（IEEE802.1ad）协议连接。本文将基于该网络实例进行研究讨论。

图4.1：城域网络基本结构

在城域网网络中涉及的三类关键服务：

?点到点二层VPN服务（VPWS）

两个单独的用户站点之间可通过本服务实现二层连接，预先配置好一个统一的服务ID(serviceID)，建立一条通过SP-N和SP-BN的链路论文参考文献格式。数据帧只需通过预先配置好的serviceID进行转发。如图4.1中的ClientA与ClientB之间的二层服务。

?点到多点二层VPN服务（VPLS）

本服务提供了多个站点之间的二层连接，相当于构建了一个虚拟的局域网，数据帧的转发基于serviceID和报文的目的MAC地址（destinationMACaddress,DA）。如图4.1中的ClientA、ClientB、ClientC之间的二层服务。

?点到多点路由服务（L3VPN）

本服务提供了多个站点之间的三层连接，同时也能够实现本城域网络与外网的连接。在各个用户站点看来，SP-N就是一个虚拟的私有IP网络。数据帧的转发基于serviceID和目的IP地