【摘要】：隨著網絡技術的發(fā)展,網絡用戶與網絡中流量飛速增加,需要連接網絡的分布式路由器具有更快的轉發(fā)速率,而IP報文在路由器FPGA (Field-Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)接口卡上的轉發(fā)主要是通過接口卡內部的FPGA完成,相比于通過CPU (Central Processing Unit,中央處理器)轉發(fā)報文的方式,具有更快的轉發(fā)速率。面對增加的業(yè)務流量,網絡有限的資源無法滿足每個用戶的業(yè)務需求,而流量控制技術,簡稱流控技術,便是通過控制報文在分布式路由器上的轉發(fā)速率從而保證網絡資源的合理利用。為了達到對業(yè)務流量進一步細化的目的,分層流控技術應運而生,分層流控技術可以對多用戶、多業(yè)務進行分層調度從而完成統(tǒng)一管理。所以,在分布式路由器FPGA接口卡上設計實現(xiàn)流控技術與分層的流控技術是十分必要的。而CAR (Committed Access Rate,承諾訪問速率)技術則作為流量控制的主要的技術手段被廣泛應用,CAR技術又分為非分層CAR技術與分層CAR技術。本論文在分布式路由器的FPGA的接口卡上設計實現(xiàn)了非分層CAR技術與分層CAR技術。首先,介紹了論文的研究背景、國內外研究現(xiàn)狀及本論文的研究內容。隨后,對流控相關技術進行相關介紹,包括QoS (Quality of Service,服務質量)技術、CAR技術原理與令牌桶算法。然后,介紹了FPGA接口卡內部結構及報文轉發(fā)在接口卡內的處理流程。接下來,通過對IQoS (Input QoS,上行QoS)模塊、CAR模塊的詳細設計與實現(xiàn),完成FPGA接口卡上的非分層CAR技術與分層CAR技術的功能的實現(xiàn)。最后,對具有非分層CAR技術與分層CAR技術的FPGA接口卡進行功能測試進而驗證其功能的實現(xiàn)。而通過比較非分層CAR技術場景下與分層CAR技術場景下的報文平均傳輸時延,可以得到分層CAR技術場景下報文平均傳輸時延較高的結論,說明盡管分層CAR技術可以通過對多用戶、多業(yè)務的分層調度從而完成統(tǒng)一管理,但具有更高的傳輸時延的缺點,所以非分層CAR技術與分層CAR技術各有利弊,需要用戶根據(jù)不同需求選擇合適的CAR技術進行流量控制。
[Abstract]:With the development of network technology, the traffic between network users and the network increases rapidly, and the distributed routers that need to connect to the network have faster forwarding rate. The forwarding of IP messages on the router FPGA (Field-Programmable Gate Array, Field programmable Gate Array) interface card is mainly done through the FPGA inside the interface card, which has a faster forwarding rate than the way of forwarding messages through CPU (Central Processing Unit, central processor (CPU). In the face of increased traffic, the limited resources of the network can not meet the business needs of each user, and flow control technology, referred to as flow control technology, is to ensure the rational use of network resources by controlling the forwarding rate of messages on distributed routers. In order to further refine the traffic flow, hierarchical flow control technology emerges as the times require. Hierarchical flow control technology can schedule multi-user and multi-service hierarchically to complete unified management. Therefore, it is very necessary to design and implement flow control technology and hierarchical flow control technology on distributed router FPGA interface card. CAR (Committed Access Rate, promised access rate) technology is widely used as the main technical means of flow control. CAR technology is divided into non-hierarchical CAR technology and hierarchical CAR technology. In this paper, the non-hierarchical CAR technology and hierarchical CAR technology are designed and implemented on the interface card of FPGA of distributed router. First of all, it introduces the research background, domestic and foreign research status and the research content of this paper. Then, the related technologies of flow control are introduced, including QoS (Quality of Service, quality of service (QoS) technology, CAR technology principle and token bucket algorithm. Then, the internal structure of FPGA interface card and the processing flow of message forwarding in interface card are introduced. Next, through the detailed design and implementation of IQoS (Input QoS, uplink QoS) module and CAR module, the functions of non-hierarchical CAR technology and hierarchical CAR technology on FPGA interface card are completed. Finally, the function of FPGA interface card with non-hierarchical CAR technology and hierarchical CAR technology is tested to verify the realization of its function. By comparing the average message transmission delay between the non-hierarchical CAR technology scenario and the hierarchical CAR technology scenario, we can get the conclusion that the average message transmission delay is higher in the hierarchical CAR technology scenario, which shows that although the hierarchical CAR technology can complete the unified management through the hierarchical scheduling of multi-user and multi-service, it has the disadvantage of higher transmission delay, so the non-hierarchical CAR technology and the hierarchical CAR technology have their own advantages and disadvantages. Users need to choose the appropriate CAR technology according to different needs for flow control.
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP393.05

【參考文獻】

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本文編號：2500017