基于FPGA的网络流量计设计与实现

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1、PLDCPLDFPGA应用《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2009年第25卷第2-2期文章编号:1008-0570(2009)02-2-0178-03基于FPGA的网络流量计设计与实现RealizationandDesignofNetworkFlow-meterBasedonFPGA（1.湖南省计量检测研究院；2.国防科学技术大学；3.湖南广播电视学）胡匡生1李承志1,2胡建国2，3姚丽娜3夏笠芹3胡思思2HUKuang-shengLICheng-zhiHUJian-guoYAOLi-naXIALi-qinHUSi-si摘要:网络测量是研究网络行为和网络流量特性的有效方法。网络计费变得越来越

2、重要,基于流量的网络计费将成为下一代网络计费的模式。文章探讨了网络流量计量的相关技术,阐述了流量计量的重要性,提出了网络流量计量的实现算法和基于FPGA的设计。关键词:网络;测量;流量计;FPGA中图分类号:TN98文献标识吗:AAbstract:Networkmeasurementisanaffectionwayinresearchthetrafficcharacteristicandnetworkbehavior.Networkaccountingplaysanimportantroleinnetworkservice.Networkaccountingbasedonnet-flowsta

3、tisticswillbethenextgenerationnetworkac-countingmode.Thispaperaddressesthekeytechnologyandimportanceofnetworktrafficmeasurement,andprovidestherealizationalgorithmandthedesignbasedonFPGAchipofnetworkflow-meter.技Keywords:Network;Measurement;Flow-meter;FPGA术1前言户端和适用于IP网络的信息计量计费的设备———“网络流量计”，将具有划时代的意义，对

4、网络运营商、消费个体及政府部伴随飞速增加的带宽、实时和多媒体应用的普及，网络的创规模几乎持续以指数规律增长。网络应用进入了一个新时期，门的有效监督均是十分必要的。本文对网络流量计量的相关研究进行了回顾，介绍了网络信息服务越来越贴近普通百姓的生活，基于IP网络的数据、语新音及视频技术和服务对传统的电视、电信服务发起了挑战，且流量计的结构模型，提出了基于帧的网络流量计量算法和FP－GA实现方法，给出了网络流量计的设计，对其可靠性设计提出替代趋势越来越明显。目前，随着数字家庭的渐行渐近，我国电了解决方法。网络流量计提供了一种测量、计费管理的计量设视、电话、宽带“三网合一”的技术及市场准备已经成熟，国

5、家广备，实现网络使用规范化和网络数据流量分析、监控管理智能化。电总局已经给上海文广、央视国际、南方广电传媒集团等公司发放了IPTV牌照，而中国网通、广东电信、上海电信等国内电2网络流量计结构信运营商纷纷选择与相关电视媒体合作推出“三网合一”服务，网络测量技术始于上世纪70年代初，发展于80年代，90广电与电信之间的行业坚冰已经被市场选择所打破。年代已渐成体系，在网络测量的方法、工具及流量的测量模型各网络运营商为适应新业务的发展，着手构筑称为“统一等方面取得了长足的发展。网络观测节点的规划、抽样算法、海信息收费系统”的计费平台，该计费平台上电信服务不再硬性量数据的挖掘和分析处理、流量分析模型和网

6、络流量的预测是区分电话、上网、电视等服务，而由统一的计费平台采用“流量”目前流量测量的研究重点。而非时长进行计量计费。这种网络通信的计量计费主要采用基网络流量计是一种安装在网络用户端的网络流量计量设于网络运营商服务器端的软件计量计费系统，其流量信息来自备，包含4个组成模块：流量抽样和计量模块、IC卡计费处理模于交换机的标准协议。块、数据处理模块和显示/人机交互管理模块。结构如图1但随着网络用户群的迅猛增长，这种集中计量方式暴露出所示：来了以下二个弱点：一是占用越来越多的硬件资源及网络带宽开销，网络运营商均建立专门职能部门来负责计量计费结算，计量计费的成本越来越高；二是对于网络消费者来说，这种计

7、量计费方式透明度很低，不能保障其合法权益不受侵害。实际情况是网络消费者对网络运营商的投诉日益增多，所涉及的内容主要是计时不准、费率混乱、扣费错误等；而国家计量行政主管部门对网络消费计量无法实现实时有效的监控，计量监督能力十分有限。因此研制和生产一种适应网络技术发展、基于用胡匡生:教授基金项目:国家自然科学基金———动态自适应时钟偏移调整流量抽样和计量模块：接入到网络用户进线入口、终端或及时钟相位调