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网络处理器的程序设计方法

现代情报 2006年第9期26卷 208-210页

作者：高艳华黄声烈吉林大学计算机科学与技术学院长春130012

在网络节点处理串行数据流时,通常将数据流处理功能构造为单向或双向的内部高速输入输出系统,分析其特征可知:它们的数据包处理流程和程序设计方法基本相同,但网络处理器的速度和带宽不相同。本文以IPv6典型的数据包处理流程为例,重点探... 详细信息

在网络节点处理串行数据流时,通常将数据流处理功能构造为单向或双向的内部高速输入输出系统,分析其特征可知:它们的数据包处理流程和程序设计方法基本相同,但网络处理器的速度和带宽不相同。本文以IPv6典型的数据包处理流程为例,重点探讨IXP2XXX网络处理器的数据结构和操作过程、微引擎编程模型和程序设计方法。

关键词：网络处理器微引擎 MSF STS NNR

基于Intel IXP2400和GP-CPU的NAT系统的设计和实现

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电子技术应用 2008年第4期34卷 105-109页

作者：司靓于晓娟李昀晖北京交通大学电子信息工程学院中国人民解放军防化指挥工程学院北京102205

提出了一种基于可编程网络处理器IXP2400和GP-CPU的NAT/NAPT的实现方案,设计并实现了基于Intel IXP2400和GP-CPU所组成的具有安全防火墙功能的NAT系统。针对该NAT系统进行了性能分析,它能够支持六十多万并发TCP/UDP的连接容量与全线速为... 详细信息

提出了一种基于可编程网络处理器IXP2400和GP-CPU的NAT/NAPT的实现方案,设计并实现了基于Intel IXP2400和GP-CPU所组成的具有安全防火墙功能的NAT系统。针对该NAT系统进行了性能分析,它能够支持六十多万并发TCP/UDP的连接容量与全线速为2Gb/s以太网连接速率,有效提高了NAT/NAPT的操作速度,克服了传统NAT实现方案中的性能瓶颈。

关键词：网络处理器 IXP2400 NAT NAPT 微引擎

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基于网络处理器的千兆防火墙设计与实现

基于网络处理器的千兆防火墙设计与实现

作者：刘刚东华大学

学位级别：硕士

目前，互联网的速率在飞速增长，宽带网络静悄悄地走进千家万户，人们在享受网络带来的便利性的同时，也面临着黑客入侵、网络病毒等诸多安全性问题。面对日益增长的网络安全需求和令人堪忧的安全现状，防火墙产品成为当前研究热点。 ... 详细信息

目前，互联网的速率在飞速增长，宽带网络静悄悄地走进千家万户，人们在享受网络带来的便利性的同时，也面临着黑客入侵、网络病毒等诸多安全性问题。面对日益增长的网络安全需求和令人堪忧的安全现状，防火墙产品成为当前研究热点。本文的核心是设计和实现基于IXP1200网络处理器(Network Processor,NP)的千兆硬件防火墙，在开发过程中，解决了多层体系结构、防火墙工作模式、微引擎分配、攻击防范策略、图形用户界面等多方面的问题，在今后网络处理器应用的推广和防火墙产品开发方面都提出了独特的见解。传统的防火墙一般采用专用硬件芯片或者基于纯粹的软件方案，很难兼顾性能与灵活性两方面的要求。NP是用于实现报文处理、协议分析、路由、语音数据集成和QoS等通信工作的可编程硬件。它综合两者优点，摒弃它们的不足，提出了全新的软硬件联合解决方案。基于NP来设计网络设备符合中国国情。 Intel公司推出了一系列并行可编程的网络处理器IXP425、IXP1200、IXP2400和IXP2800，其中IXP1200是面向企业网络设备的入门级NP芯片，它具有一个通用处理器和六个微引擎，非常适合IP宽带网接入设备，是千兆防火墙核心处理器的理想选择。本文从网络安全现状及NP应用角度出发，介绍了Intel网络处理器硬件和软件开发平台，设计了防火墙多层并行结构、剖析了防火墙基本工作模式，实现了TCP中继、ARP代理透明模式、WebUI防火墙控制界面等关键模块，并通过三个性能对比实验，确定了最佳微引擎分配方式，最后完成了NetChannel5000系列防火墙的研制工作，并展望了未来的发展方向。本论文的创新点体现在如下三个方面： ·提出了基于NP的TCP中继方法，在保证吞吐率的前提下避免内网遭受恶意SYN攻击。基于网络处理器的千兆防火墙设计与实现摘要通过微引擎分配的三个实验，提出了优于参考设计的微引擎分配方案，在NP快通道性能研究方面作出一定贡献。实现了高度人性化的V几b图形管理界面，提出了配置向导，使普通网络管理人员能有效配置防火墙。

关键词：网络处理器防火墙网络安全 TCP中继微引擎

基于网络处理器的IPV6状态跟踪防火墙设计与实现

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基于网络处理器的IPV6状态跟踪防火墙设计与实现

作者：肖宁电子科技大学

学位级别：硕士

随着互联网的飞速发展，网络节点数量急剧增加，为解决网络地址紧张的问题并增强网络数据的安全性，采用新的IP协议IPv6替代现有的IPv4协议已经是不可逆转的技术潮流。同时，网络带宽不断提升，伴随着网络技术的不断推陈出新，最早用于... 详细信息

随着互联网的飞速发展，网络节点数量急剧增加，为解决网络地址紧张的问题并增强网络数据的安全性，采用新的IP协议IPv6替代现有的IPv4协议已经是不可逆转的技术潮流。同时，网络带宽不断提升，伴随着网络技术的不断推陈出新，最早用于解决高速网络的ASIC等技术的开发周期过长，不容易升级等问题越来越被人们所重视，在此情况下新的技术——网络处理器(NP)诞生了，它专门针对网络数据处理进行了硬件优化，能适应现代网络的高速度;可编程，能够快速升级以适应新的网络技术和应用。本文主要研究基于Intel网络处理器和IPv6技术的状态跟踪防火墙系统的设计。研究Intel IXA(Internet Exchange Architecture)，并基于该框架完成IPv6状态跟踪防火墙系统的整体设计。本文作者负责对整个防火墙系统进行架构，将各个功能模块平衡分配到不同的微引擎，注重系统平衡，最大限度地发挥网络处理器高速处理数据包的能力。并在整个系统上实现了状态跟踪，动态Hash，包过滤等相关核心功能。带状态跟踪的包过滤与传统包过滤防火墙的静态过滤规则表相比，它具有更好的灵活性和安全性，是新一代的防火墙技术。虽然目前市面是也具有相对应的状态跟踪防火墙，但由于网络处理器的平台的硬件特性，很多常用的方法并不能直接照搬过来。本文作者将状态跟踪分为应用层状态跟踪和传输层状态跟踪，并按照网络处理器平台的特点，分别将不同的层次的状态跟踪放入到不同硬件层次上，实现了高速与功能并重。同时由于数据平面没有操作系统的支持，本文作者也根据硬件特点，设计了新的动态内存分配机制和动态Hash机制，作为状态跟踪防火墙的底层，极大地提高了防火墙的处理速度。

关键词：网络处理器防火墙 IXP2400 微引擎状态跟踪

基于网络处理器技术的移动互联网监管系统应用研究

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基于网络处理器技术的移动互联网监管系统应用研究

作者：谢超南京工业大学

学位级别：硕士

随着移动互联网迅速发展,利用移动互联网的网络犯罪问题已突显现出来,内容监管成为了移动互连网络监管中的一个盲点。本文工作是作者在东南大学信息安全研究中心从事移动无线网络监管863课题的一部分,主要是:1)介绍了项目的背景和基于... 详细信息

随着移动互联网迅速发展,利用移动互联网的网络犯罪问题已突显现出来,内容监管成为了移动互连网络监管中的一个盲点。本文工作是作者在东南大学信息安全研究中心从事移动无线网络监管863课题的一部分,主要是:1)介绍了项目的背景和基于网络处理器的移动互联网监管系统的研发意义和前景,以及国内外相关技术研究基本状况,分析了基于网络处理器的移动互联网监管系统的相关技术。在此基础上,设计了移动互联网内容监管系统架构,并把该架构首次应用于CDMA2000移动通讯网络中。2)鉴于IXP2400是基于Xscale核的具有千兆位多引擎的高速网络处理器,本文采用了IXP2400网络处理器技术自主实现了移动互连网络监管系统中的前置机系统。它能够进行分组数据包的特定内容提取和信息源的追溯,并为CDMA2000监管系统需求提供有力的技术和设备上的支持。3)论文对IXP2400网络处理器开发平台的软件开发架构进行了深入分析,总结了开发技术重点,并以此为基础设计了前置机系统的系统架构,在控制平面和数据平面上实现了该系统。本文在微引擎程序实现中设计了包括HDLC帧排序和帧重组等功能在内的关键算法和数据结构,促进了系统性能的改善。按照标准的网络设备线速性能测试模式,论文分析了前置机性能,并在CDMA数据分组域实验网络环境中验证了该系统。实验结果表明前置机系统有着良好的网络数据线速处理性能,在功能上能够满足移动互联网系统监管的需要。4)目前CDMA2000移动网的PDSN商用系统均采用IXP2400硬件平台,因此本文在IXP2400上开发的内容监管前置机系统具有很好的移植性,为项目的产业化扫清了障碍。

关键词： CDMA2000移动通讯网移动互联网内容监管网络处理器微引擎微码编程

基于IXP2400网络处理器的包过滤防火墙的设计与实现

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基于IXP2400网络处理器的包过滤防火墙的设计与实现

作者：李烨解放军信息工程大学

学位级别：硕士

随着网络应用的不断发展，网络需求的不断增加，千兆防火墙成为目前网络安全领域的一个热点。网络处理器作为专门为网络应用领域设计的一种高性能的可编程设备，能够同时提供强大的性能和很高的灵活性，是开发千兆防火墙的更好的选择。 ... 详细信息

随着网络应用的不断发展，网络需求的不断增加，千兆防火墙成为目前网络安全领域的一个热点。网络处理器作为专门为网络应用领域设计的一种高性能的可编程设备，能够同时提供强大的性能和很高的灵活性，是开发千兆防火墙的更好的选择。本论文研究的内容是应用网络处理器IXP2400设计与实现新一代的高性能千兆线速防火墙。论文重点探讨如何充分利用IXP2400网络处理器的特点来提高防火墙的各种性能指标，关注微引擎的利用开发，研究多处理器多线程并行相关的问题，在保证性能的前提下在其多处理器结构上更好的实现防火墙功能。在千兆防火墙的具体实现上，最主要的工作是微引擎上的编程开发，在Intel IXA SDK提供的源码的基础上进行修改和连接，实现防火墙各微引擎功能模块并添加静态包过滤、动态包过滤、NAT等功能，使系统能够在千兆网络环境下线速转发所有数据包。论文的研究内容如下： ·分析Intel IXP2400网络处理器的软硬环境，着重阐述Intel IXP2400的并行处理问题。 ·对计划开发的防火墙进行总体设计，主要是在微引擎上的开发，初步实现防火墙各微引擎功能，使系统能够在千兆网络环境下线速转发所有数据包。 ·对防火墙的性能进行试验测试，由结果说明基于IXP2400网络处理器的防火墙的技术优势。

关键词：千兆防火墙网络处理器 IXP2400 微引擎

基于IXP2400的网络数据转发与加密方案研究

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基于IXP2400的网络数据转发与加密方案研究

作者：刘军伟解放军信息工程大学

学位级别：硕士

随着网络技术的不断发展，在网络速度和业务不断增长的同时，网络安全问题日益严重，对高速网络安全设备提出了更高的要求，而基于网络处理器开发高速网络安全设备是解决网络安全问题的发展方向。本文在研究网络处理器软硬件体系... 详细信息

随着网络技术的不断发展，在网络速度和业务不断增长的同时，网络安全问题日益严重，对高速网络安全设备提出了更高的要求，而基于网络处理器开发高速网络安全设备是解决网络安全问题的发展方向。本文在研究网络处理器软硬件体系结构的基础上，设计了一个基于IXP2400的网络数据转发方案，并对该方案接收、处理和转发4个千兆网络端口上的数据包的实现过程和方法进行了研究，最后通过对该方案的性能分析，验证了其可行性。在此基础上，设计了三种通过不同接口外接安全处理器的网络数据加密方案，并对三种方案的软硬件实现和性能进行了初步的分析和比较，论述了选择加密方案的理论和技术依据。

关键词：网络处理器 IXP2400 微引擎线程交换超级任务链线程池协同工作高速网络安全设备安全处理器

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基于NP的多网网关数据面软件设计与实现

基于NP的多网网关数据面软件设计与实现

作者：饶琛西安电子科技大学

学位级别：硕士

作为最常见的网络设备之一,网关是各种网络互联互通的“网络中枢”。它连接着多个网络,同时处理着网络间大量的数据流,其性能直接关系到网络的服务质量。传统的网关主要是基于专用集成电路的系统解决方案,但是这种方案在带来高性能的同... 详细信息

作为最常见的网络设备之一,网关是各种网络互联互通的“网络中枢”。它连接着多个网络,同时处理着网络间大量的数据流,其性能直接关系到网络的服务质量。传统的网关主要是基于专用集成电路的系统解决方案,但是这种方案在带来高性能的同时,却带来了灵活性不足的问题。网络应用中对网络设备的最重要的需求之一就是网络设备必须能够适应新协议和新业务的需求,因此把网络处理器引入传统的网关设计,从而给其带来足够的灵活性就显得尤其重要。论文以“多网网关关键技术及原型样机研究”项目的研究工作为基础,探讨了多网网关的硬件实现原理和软件实现框架,并通过比较分析几种硬件平台的优缺点,基于网络处理器的灵活性和高性能优势,研究了一个基于网络处理器IXP2350的多网网关数据面软件实现方案框架。该软件框架能实现IPv4单播/组播转发、流量统计与控制、拥塞避免和不同网络多个层次的协议转换等功能。论文重点研究IXP2350网络处理器的硬件体系结构以及软件可移植架构的软件开发模型,并通过设计与实现一个数据包转发系统,探索了在网络处理器上的软件开发模式,论文的工作为进一步研制网络处理器上的软件系统,提供了良好的基础。

关键词：网络处理器 IXP2350 多网网关微引擎硬软件体系结构

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基于网络处理器的分组处理平台研究及实现

基于网络处理器的分组处理平台研究及实现

作者：王欢武汉邮电科学研究院

学位级别：硕士

随着通信网技术的不断发展，基于通用处理器或ASIC专用芯片的处理设备在复杂的以太网中处理各种业务应用充当着十分重要的角色。然而随着光纤传输技术的发展和成熟，通用处理器处理速度较慢就逐渐成为网络数据处理中的瓶颈，传统的纯硬... 详细信息

随着通信网技术的不断发展，基于通用处理器或ASIC专用芯片的处理设备在复杂的以太网中处理各种业务应用充当着十分重要的角色。然而随着光纤传输技术的发展和成熟，通用处理器处理速度较慢就逐渐成为网络数据处理中的瓶颈，传统的纯硬件专用集成电路(ASIC)缺乏可编程性，这使得它不具备灵活性，跟不上现代网络发展的速度。因此现有的网络处理设备难以满足实际应用中网络数据处理的需要，网络处理器的出现很好的解决了上述的问题。结合网络处理器的开发系统，对网络处理器分组处理平台的系统架构进行研究和分析，通过可编程流水线的硬件结构和微码指令集，编写灵活的微码程序，进行新一代路由交换系统平台设计。本论文第一章首先介绍了国内外互联网技术的的发展变化，提出了网络处理器的处理意义。第二章分析了网络处理器分组处理平台的系统架构，从控制平面、数据平面和管理平面三个角度对网络处理器的架构进行了研究。第三章介绍了网络处理器可编程流水线的处理机制，主要包括可编程流水线的微码处理和表项的微引擎查找。第四章分析了可编程流水线的软件设计，通过微码完成VLAN模块、IP模块、MPLS的硬件转发和各种转发的表项设计;第五章结合具体的环境测试，给出测试结果;第六章对全文进行了总结。

关键词：网络处理器微码可编程流水线微引擎