[发明专利]一种基于FPGA的网络交换IP核

说明书

技术领域

本发明公开一种基于FPGA的网络交换IP核,属于IP技术领域。

背景技术

近年来随着我国网络不断的建设发展，网络变得越来越多样化。传统的网络交换硬件很难适应时刻变化的网络。传统的定制化网络交换硬件，在网络升级或改变时，无法改变其自身结构，从而造成在网络升级或者改变时，需要淘汰或丢弃部分硬件，造成不必要的损失。本发明提出了基于FPGA的网络交换IP核，该IP核基于FPGA实现，将传统的网络交换工作移植到FPGA上。实现了不同网络数据包，按照不同的优先级，进行分层转发，从而提高了网络利用效率。另外，由于FPGA的可重构特性，可根据实际网络情况，对IP核进行裁剪或者添加功能，更好地适应网络变化。

IP核，intellectualpropertycore知识产权核，是指某一方提供的、形式为逻辑单元、芯片设计的可重用模块。IP核分为软核、硬核和固核。软核通常是与工艺无关、具有寄存器传输级硬件描述语言描述的设计代码，可以进行后续设计；硬核是前者通过逻辑综合、布局、布线之后的一些列工艺文件，具有特定的工艺形式、物理实现方式；固核则通常介于上面两者之间，它已经通过功能验证、时序分析等过程，设计人员可以以逻辑门级网表的形式获取。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供一种基于FPGA的网络交换IP核，本发明IP系统，设计精巧，技术先进，通用性强、实施简便等特点，具有良好的扩展性和应用前景。

本发明提出的具体方案是：

一种基于FPGA的网络交换IP核，设置MAC层，包括port调度模块、报文解析与分类模块、数据缓存、Hash表、优先级分类器、令牌桶、令牌桶调度模块、转发引擎、打包模块；

网络数据包进入MAC层被转换成avalon接口模式，进入port调度模块；port调度模块对每个port进入的数据包，轮流的发出，数据包进入包解析模块；数据包被解析出五元组，包解析模块将五元组与数据包旁路进行分流；旁路数据包进入数据缓存，五元组进入Hash表，对其查询优先级及安全策略，数据包与优先级及安全策略，一起输出，进入优先级分类模块；优先级分类模块根据数据包是否安全，决定是否打开令牌桶，不符合安全规则的数据包，将不被接受，被接受的数据包，根据优先级，决定数据包去向哪一个令牌桶；数据包进入相应的令牌桶，在桶中有数据时，令牌桶调度模块开始工作，以优先级调动令牌桶，将数据做输出；输出的数据经过转发引擎由打包模块，进入port调度模块，从指定port口输出。

还包括错误检测模块，用于检测令牌桶输出的数据是否有误，若有错误丢弃，无误则继续传输。

还包括包分流模块，且转发引擎至少分为两个层级，包分流模块根据优先级及安全策略，决定令牌桶输出的数据进行哪个层级的转发。

将优先级分为n个等级，与其对应的令牌桶编号为0到n-1，n为正整数。

port调度模块采用轮询算法将每个port进入的数据包，轮流的发出。

一种数据包利用基于FPGA的网络交换IP核的传输方法，利用所述的网络交换IP核，网络数据包进入MAC层被转换成avalon接口模式，进入port调度模块；port调度模块对每个port进入的数据包，轮流的发出，数据包进入包解析模块；数据包被解析出五元组，包解析模块将五元组与数据包旁路进行分流；旁路数据包进入数据缓存，五元组进入Hash表，对其查询优先级及安全策略，数据包与优先级及安全策略，一起输出，进入优先级分类模块；优先级分类模块根据数据包是否安全，决定是否打开令牌桶，不符合安全规则的数据包，将不被接受，被接受的数据包，根据优先级，决定数据包去向哪一个令牌桶；数据包进入相应的令牌桶，在桶中有数据时，令牌桶调度模块开始工作，以优先级调动令牌桶，将数据做输出；输出的数据经过转发引擎由打包模块，进入port调度模块，从指定port口输出。

本发明的有益之处是：

本发明提供一种基于FPGA的网络交换IP核，设置MAC层，包括port调度模块、报文解析与分类模块、数据缓存、Hash表、优先级分类器、令牌桶、令牌桶调度模块、转发引擎、打包模块；本发明IP核基于FPGA实现，将网络交换工作移植到FPGA上。实现了不同网络数据包，按照不同的优先级，进行分层转发，从而提高了网络利用效率。另外，由于FPGA的可重构特性，可根据实际网络情况，对IP核进行裁剪或者添加功能，更好地适应网络变化。

附图说明

图1本发明IP核的框架示意图。