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基于PCIExpress总线的网络流量统计卡的设计与实现

作　者: 胡健文
导　师: 程文青
学　校: 华中科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 数据采集卡流量统计规则自学习 PCI Express硬核内容寻址存储器
分类号: TN915.06
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 20次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着网络技术的深入发展,网络设施成为了经济生活的基础设施,网络规模的不断增大,也伴随着流量激增问题。为了可以监控网络运行,及时发现网络中存在的异常流量问题,需要一个稳定、实时的流量统计系统。由于硬件价格逐步降低并且功能逐渐强大,一般在软件上实现的数据处理功能可以在硬件上实现,而软硬件结合可以获得更高的处理速度。因此,本文在一般的网络数据采集卡的基础上,添加流量统计的功能。流量统计卡结合后端软件能更好的实现对网络流量的监控。由网络设备需求、前景的分析可以知道,原来在软件上实现的功能将会越来越多的出现在硬件上。本文把基于IP地址的流量统计功能在硬件上进行实现。在对基于IP地址的流量统计技术的研究基础上,结合对FPGA、TCAM等硬件的高度并行性和高速处理能力的分析,本文提出了一个利用FPGA、TCAM实现IP地址流量统计的技术方案。方案中详细设计了规则自学习功能模块和流量信息管理模块。规则自学习功能模块是指规则不需要人工配置,可以通过对输入数据包进行IP信息抽取并输入TCAM中查找,最后按照TCAM中的匹配结果对TCAM中的规则进行“智能”管理。流量信息管理模块按照TCAM中的匹配结果对流量信息进行管理,最后生成流量管理信息。本次设计采用一个PCI Express协议的硬核设计通信接口,并通过该接口与计算机进行信息交流。本文提出的设计,通过模块级和系统级的验证测试,能够稳定的运行。结果表明,流量统计卡可以很好的满足千兆网络环境下的数据处理要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
英文缩略语  8-9
1 绪论  9-13
  1.1 选题背景与课题意义  9
  1.2 流量统计卡国内外现状  9-11
  1.3 研究内容  11
  1.4 组织结构  11-13
2 流量统计卡相关技术概述  13-16
  2.1 流量统计概述  13-14
  2.2 TCAM 介绍  14-15
  2.3 本章小结  15-16
3 网络流量统计卡设计  16-27
  3.1 流量统计卡功能设计  16-17
  3.2 流量统计卡的设计与处理流程  17-19
  3.3 搜索引擎设计  19-23
  3.4 PCI Express 接口设计  23-26
  3.5 本章小结  26-27
4 网络流量统计卡的实现  27-40
  4.1 系统框架  27-28
  4.2 系统模块  28-39
  4.3 实现结果  39
  4.4 本章小结  39-40
5 验证与测试  40-46
  5.1 验证目的与验证平台  40-41
  5.2 模块级测试  41-42
  5.3 系统级测试  42-44
  5.4 硬件测试  44-45
  5.5 测试总结  45
  5.6 本章小结  45-46
6 总结与展望  46-48
  6.1 论文总结  46
  6.2 研究展望  46-48
致谢  48-49
参考文献  49-51

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