[发明专利]基于NetFPGA的可编程路由器

说明书

技术领域

本发明涉及可编程扩展的路由技术，具体是基于NetFPGA的可编程路由器，并可高效转发数据包。

背景技术

经过四十多年的发展，现有的TPC/IP体系结构无法适应不断进步的信息通信技术与持续业务创新的要求，迫使人们重新研究未来互联网的体系结构及其机理。

未来网络研究旨在从互联网基本组成、工作原理和实现机理方面进行理论和方法探索和算法设计。未来网络体系结构、协议、算法等在实际应用前需要大量的理论分析与仿真实验，需要在试验网络体系结构中进行评估与验证。但由于传统路由器封闭性，在现有互联网部署与验证新体系结构、新协议、算法十分困难。路由器作为网络核心设备，其可编程性、可重构性、可管理性等方面变得更加重要。可编程路由器允许用户进行配置或编程，在一个实际物理网络上快速部署新的体系结构与协议栈，这样可以有效解决传统路由器部署协议难的问题。其在灵活性、动态性、可扩展性、可管理性及可编程性等方面显示出极大的优势和远景。

可编程路由器不仅具有路由器转发功能，而且具备可定制性。通过简单的编程配置，即可运行一种新协议，由此可对协议进行验证。与传统路由器类似，其包括控制平面、转发平面，控制平面负责路由计算、路由表维护、路由管理等，转发平面使用NetFPGA快速转发数据包。

目前，与本发明最接近的是一种可编程路由器，使用Click和XORP实现。XORP旨在解决商业路由器的封闭性，提供一个开放的、可扩展的路由器软件平台，方便研究者部署和实现路由协议。Click是一个针对路由器数据平面的模块化可编程平台，其目的是在数据平面上实现灵活的功能配置和模块的可重用性。路由器在整体实现上，控制平面采用XORP完成路由计算、路由表维护等功能，而Click主要完成数据平面的协议栈处理、数据包查找与转发等功能。不足之处是，该路由器仍基于TCP/IP协议实现，对非IP协议处理能力有限。为方便新协议的试验，需要支持非IP协议，摆脱TCP/IP的束缚。另外，Click的实现方式，决定了其对数据包的转发只是软件层面的转发，决定了其转发性能相对硬件形式不高。新协议的验证需要生产环境，需要相对较高的转发性能。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明公开了一种新型的可编程路由器，不仅可以支持IP隧道形式实现新协议、新扩展，而且支持验证未来网络的clean-slate思想，支持部署非IP协议。此外还提供一种较高的转发性能，用于协议、算法、体系结构的验证。

本发明涉及一种基于NetFPGA的可编程路由器，包括控制平面和转发平面。其中控制平面包括WWW-模式模块、CLI-模式模块、管理代理模块、可编程接口模块和通信控制模块。

WWW-模式模块，用于提供web管理服务，通过web方式完成对路由器的信息查看和配置WWW-模式模块。为用户提供web管理界面，使用户可以通过此界面配置新协议、配置路由器端口MAC地址、查看逻辑转发表、查看路由器流量状态等信息。

CLI-模式模块，用于提供telnet服务，为用户提供一个telnet命令行接口界面，使用户可以通过命令行为方式对路由器进行管理配置。

管理代理模块，用于提供WWW-模式服务与CLI-模式服务的底层数据支持，创建代表路由器当前状态的全局变量，将WWW-模式服务与CLI-模式服务注册到全局变量的管理命令链表，以方便扩展新功能；接收用户命令，并将命令解释为实际可执行的函数，读取可编程路由器当前逻辑转发表、数据包收发状态等信息。全局变量包括路由器当前流量状态、映射转发表链表、协议识别、端口信息、管理命令链表以及用户自定义的变量。