基于虚拟网的二三层混合软转发技术研究

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1、摘要摘要以太网是当今局域网最通用的通信协议标准，发展到现在已经有三十多年的历史，技术已经日趋成熟。但是随着网路应用越来越趋向多样化，在网络中传输的信息，已经由单纯的字符，变成了一个包含声音、图像、视频等的多媒体世界。随着网络通信的数据量的不断增大，以太网交换技术也在不断前进。从传统的以太网向快速以太网(100Mbps，MEE802．U)，千兆以太网(1000mbps，IEEE802．3z)，万兆以太网迅速迈进。另外一方面，多核处理器的出现给系统性能的提升带来了广阔的前景，为以太网的发展提供了另外一种思路。本论文主要研究了在多核处理器上的基于虚拟局域网(VL

2、AN)的二三层混合软转发技术的实现。在当前交换机中，二层转发是用ASIC(专用集成电路)技术来实现的，由硬件芯片实现了数据的高速转发，所以性能非常高。但是由于硬件编程的限制，像防火墙过滤，网络监控等复杂的功能没有做到完好，同时开发升级也很困难。针对上面的缺点，本文在多核处理器中，用软件实现二三层转发，由多核处理器的并行性保证转发速率，同时，由于是用软件实现，可以在转发过程中进行复杂的安全业务处理，对报文进行过滤，来适应当前网络复杂的环境。本文提出了在多核处理器中实现二三层转发的设计思想，提出了与传统交换机不同的转发流程，MAC信息和端口信息的设计方案和实现

3、方法，然后，在明确多核处理器的并发性给软件设计带来的困难的基础上，提出了解决这些困难的方法和最终采用的方案，包括报文在多个核上的负载分担，原子操作和锁的使用，各个核之间的信息的交互等。最后对系统的功能和性能进行了测试，本文的实现方法确实能够在保证转发速率的基础上进行复杂的安全业务处理，实现了目标。关键词：二层交换三层交换虚拟局域网MAC地址多核AbstractAbstractWithmorethan30yearsofdevelopment，TheEthernethasbeenoneofthemostcommonlyusedcommunicationprot

4、ocolstandards，andhasbeenbuiltmoreandmoremature．Witlltheincreasinglydiversifiednetworkapplications，thetraditional‘characteronly’networkhasbecameamultimediaonewhichincludesvoice，pictures，videoandothermultimediainformation．Tosatisfyalltheapplications，thetraditionalEthemetswitchingtec

5、hnologyadvancedalotwhichnaturallypushthetraditionalnetworktoamoreadvancedfield，fromFastEthemet(100Mbps，MEE802．u)toGigabitEthemet(1000Mbps，IEEE802．3z)andto10GigabitEthemet．Multi-coreprocessorcouldimprovesystemperformancealotwhichgivestheEthemetamorebrightfuture．Thispaperstudiedsoft

6、wareforwardingtechnologyonlayer2andlayer3basedonthevirtuallocalareanetwork(VLAN)，especiallytheforwardingtechnologyinthemulti-COreprocessorsystems．ASIC(ApplicationSpecificIntegratedChip)isusedinthecurrentswitchandthehardwaretechnologyachievesahighLayer2forwardingperformance．However

7、，duetotherestrictionsofhardwareprogrammingandupdating，morecomplexfunctions，suchasfirewallfiltersandnetworkmonitoring，couldnotbedevelopedeasilyandtimely．Solutionsaresuppliedinthispaper,themulti-coreprocessor’Sparallelcharacterinsuredthesystem’sforwardingrate，softwareprogrammingforl

8、ayer2andlayer3forwardingtechnolog