网络处理器与网络系统设计第9章分类和转发Word格式.docx

1、 另一种多路分解 为更高的速度设计 保留分层协议设计和首部类型值 在同一时刻考虑所有层 Ethernet/IP/TCP/Web服务 两种实现方法：软/硬件包分类例子 对发往一个Web服务器的以太帧分类 按规则指定确切的头部内容 如：以太帧类型字段说明为IP数据报 Ethernet type field specifies IPIP类型字段说明为TCP包 IP type field specifies TCPTCP destination port specifies Web server Field sizes and values 2-octet Ethernet type is 08001

2、6 2-octet IP type is 6 2-octet TCP destination port is 80高亮度字段：Web服务器流量分类分类的软件实现 比较头部字段的值 概念上：所有头部类型字段比较的逻辑与if （ （frame type = 0x0800） & （IP type = 6） & （TCP port = 80） ）declare the packet matches the classification;elsedeclare the packet does not match the classification;优化基于软件的分类 按顺序执行比较操作 重新排序比较操

3、作，减少第1次比较的成功率例：假定：95%包是IP包，92%的IP数据报携带TCP，85%TCP段的目的端口号为80 95.0% of all frames have frame type 080016 87.4% of all frames have IP type 6 =95%*92% 74.3% of all frames have TCP port 80 =87.4%*85%重新排序比较操作，可优化处理时间if （ （TCP port = 80） & （frame type = 0x0800） ）在每一步，比较字段将排除尽量多的包分类的硬件实现 可以建立专用于“比较”的硬件 步骤：-提

4、取需要的字段-连接组合成字节串-存放到寄存器中-与一个常量相比较 可并行执行字段提取与比较Web流量分类的常量是：08.00.06.00.5016分类的特殊情况 多个分类 可变长度首部的分类 动态分类实际上 分类常常包含有多个类 包组合在一起，形成流 可以有一个缺省分类 每个分类由一个规则集描述含多个类的分类 发往Web服务器的流量 携带ICMP回应请求消息的流量 所有其他流量Rule Sets Web server traffic ICMP echo traffic 2-octet IP type is 1 1-octet ICMP type is 8Software Implementat

5、ion Of Multiple Rulesif （frame type != 0x0800） send frame to flow 3; else if （IP type = 6 & TCP destination port = 80） send packet to flow 1; else if （IP type = 1 & ICMP type = 8） send packet to flow 2; else Further optimization possible可变长度首部的分类 字段不在固定的偏移位置 用软件容易处理 可用规则描述有限的类变长度首部例子：IP Options Rule

6、 Set 1 2-octet frame type field contains 080016 1-octet field at the start of the datagram contains 4516 1-octet type field in the IP datagram contains 6 2-octet field 22 octets from start of the datagram contains 80 Rule Set 2 1-octet field at the start of the datagram contains 4616 2-octet field 2

7、6 octets from the start of datagram contains 80协议设计对分类的影响固定长头部易于分类每一个可变长首部增加一个计算步骤最坏情况下，分类处理不比多路分解快极端例子：IPv6混合的硬件/软件分类器 结合硬件和软件机制 Hardware used for standard cases Software used for exceptions 注意：软件分类器可以以较慢的速率处理，处理量少了分类的两种基本类型 静态流用规则集描述首部字段和相应的值预先知道 动态流通过观察包流量产生用于分类的值也取自首部允许细粒度流要求状态信息：语音信息、前20条信息静态分类

8、例子 每个服务类型分派一个流 一个首部字段用于标识流 IP TYPE OF SERVICE （TOS） Use DIFFSERV interpretation Note: Ethernet type field also checkedExample Dynamic Classification 每一个TCP connection分派一个flow Header fields used to identify flow IP source address IP destination address TCP source port number TCP destination port numb

9、er Ethernet type and IP type fields also checked动态分类的实现 通常用软件实现 要保存状态信息 State information created/updated at wire speed包处理过程：分类，转发两个概念上的绑定classification: packet flowforwarding: flow packet处理 Classification binding is usually 1-to-1 Forwarding binding can be 1-to-1 or many-to-1流标识 面向连接的网络（如ATM） -每个fl

10、ow的SVC可以根据需要创建 -Flow ID equals connection ID 无连接的网络-Flow ID用于内部-Each flow ID mapped to （ next hop, interface ）在面向连接的网络中分类和转发的关系由分类指派的Flow ID可以这样选择，它匹配于底层网络所使用的连接标识符。这样省去一个绑定环节，从而使转发获得更高的效率。无连接网络的分类和转发 原：目的地址（下一跳步，接口）现：包flow; flow（下一跳步，接口）flow ID可以是无符号整数流生成时就决定了flow的路由flow ID对应转发缓冲区的入口索引使用索引代替路由表查找优点

11、：分类比多路分解快得多，查索引比查路由表快路由表更新时，转发缓冲区也必须更新第二代网络系统 为更大规模设计 使用分类代替多路分解，包处理速率更快，数据速率更快 分散体系结构 -每个NIC上具有额外的计算能力 -NIC实现分类和转发 高速内部互连机制 -NIC间互连 -NIC间提供快速数据通路（fast data path） 更多的网络连接，更快的接口转发速率分类和转发芯片 产商提供和出售 实现硬件分类和转发 典型配置：在ROM等中给定规则集小结 Classification faster than demultiplexing Can be implemented in hardware or software Dynamic classification-根据包的内容指派flows-需要状态信息