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CDNTENTS1

目录1

前言——为什么要使用网络处理器1

第一部分 网络处理器设计原理及标准规范3

第1章 引言3

1.1 什么是网络处理器6

1.2 网络处理器的发展及分类7

第2章 网络处理与网络处理器9

2.1 OSI网络分层9

2.2 协议处理15

2.2.1 ATM交换模式15

2.2.2 虚拟局域网VLAN20

2.2.3 多协议标签交换MPLS20

2.2.4 因特网协议版本4:IPv426

2.2.5 因特网协议版本6:IPv630

2.2.6 用户数据报UDP35

2.2.7 传输控制协议TCP36

2.3 网关应用37

2.3.1 无线网络与有线网络接口处的网关37

2.3.2 网络地址翻译NAT38

2.3.3 Web“交换机”39

2.4 网络流量管理与QoS40

2.4.1 连接接纳控制与业务整形40

2.4.2 QoS的实现43

2.4.3 IP网中实现QoS的两种典型方案46

2.5 流量计费48

2.6 其他需要考虑的应用49

第3章 IP分组处理51

3.1 TCP/IP网络分层结构51

3.2 IP分组处理流程53

3.3 IP分组处理的主要任务55

3.3.1 IP头解析（header parsing）55

3.3.2 IP分组分类与路由56

3.3.3 IP分组策略管理60

3.3.4 分组整形62

3.3.5 分组排队62

3.3.6 链路调度63

3.4 IP分组传输的QoS实现65

3.5 IP分组处理——算法与结构的折中65

第4章 网络处理器核心功能模块69

4.1 模式匹配69

4.2 查寻69

4.3 计算70

4.4 数据操作70

4.5 排队管理70

4.6 控制处理70

4.7 NP处理器核的总结70

5.1 网络处理器论坛简介73

第5章 网络处理器论坛73

5.2 网络处理器论坛的组织构成75

5.2.1 技术教育与市场推广工作组76

5.2.2 硬件工作组76

5.2.3 软件工作组79

5.2.4 性能测试评估任务组81

第6章 NP设计参考标准：CSIX-L185

6.1 CSIX-L1标准85

6.3 CSIX-L1功能描述88

6.2 CSIX-L1体系结构88

6.3.1 单播操作89

6.3.2 组播操作89

6.3.3 CSIX-L1流量控制90

6.4 CSIX-L1物理应用90

6.5 CSIX-L1 CF帧格式95

6.6 CSIX-L1的运行与时序104

6.6.3 CSIX-L1状态机105

6.6.1 启动105

6.6.2 数据发送105

6.6.4 帧迁移时序（frame transfer timing）107

6.7 CSIX-L1时序AC特性108

6.8 CSIX-L1直流DC特性112

6.9 CSI-L1对NP设计的要求113

第7章 NP设计标准1：流接口应用协议115

7.1 流接口应用协议NPSI简介115

7.2 NPSI流接口结构116

7.3 NPSI基本特性117

7.4 NPSI接口信号118

7.5 NPE-NPE与NPE-Fabric接口公共功能119

7.5.1 公共数据通路操作119

7.5.2 公共流控通路操作128

7.5.3 同步丢失处理129

7.6.1 数据通路的操作130

7.6 NPE-交换结构模式130

7.6.2 寻址方式131

7.6.3 单播寻址133

7.6.4 组播寻址135

7.6.5 流控实现138

7.7 NPE-NPE模式146

7.7.1 数据操作模式146

7.7.2 流控的实现147

7.7.3 启动参数总结149

7.8 物理层150

第8章 协处理部件接口标准LA-1153

8.1 LA-1接口概述153

8.2 LA-1端口操作概述155

8.3 LA-1端口时序规范156

8.4 LA-1逻辑接口161

9.1 API软件框架结构协议简介163

第9章 网络处理器软件程序接口协议163

9.2 API软件框架结构模型164

9.3 服务API166

9.4 操作API167

9.5 功能API167

9.6 小结168

第10章 网络处理器测评技术与规范169

10.1 NPF的测评规范组169

10.2 网络处理器测评体系169

10.2.1 网络处理器的测评170

10.2.2 网络处理器的任务和度量指标171

10.2.3 测评规范的要求171

10.2.4 系统测试配置172

10.2.5 测试集173

10.3.1 交换矩阵测评规范概述175

10.3 NPF的交换矩阵测评规范175

10.3.2 交换矩阵的性能测评指标体系176

10.4 交换矩阵测评流量模型179

10.4.1 CF帧和数据包179

10.4.2 包长分布180

10.4.3 数据包到达过程181

10.4.4 数据包目的地址分布183

10.5.1 术语184

10.5 IPv4转发应用级测试实现协议184

10.4.5 组播流量与QoS流量184

10.5.2 测试配置185

10.5.3 基准测试187

第11章 现有网络处理器设计方案介绍191

11.1 FPP,RSP,ASI介绍191

11.2 Au1000194

11.3 nP7XXX195

11.4 MSP5000196

11.5 SB-1250197

11.6 PXF/Toaster 2198

11.7 MTAP198

11.8 CNP810SP199

11.9 VISC200

11.10 MXT4400201

11.11 NP-1201

11.12 PowerNP202

11.13 IXP1200205

11.14 NetVortex NVP206

11.15 C-5 DCP207

11.16 PRISM IQ2000208

11.17 Xelerated Packet Devices公司（X40 T40）209

11.18 现有网络处理器特点分析211

11.18.1 NP的并行处理分析212

11.18.2 专用处理部件比较分析213

11.18.3 NP延迟的隐藏214

11.18.4 NP的可编程性215

第12章 网络处理器设计方案选择分析217

12.1 NP的结构特性及其工作原理217

12.2 网络处理器NP的发展态势219

12.3 NP设计难点分析221

12.4 设计NP需要解决的问题222

第13章 NP发展展望229

13.1 应用229

13.2 结构230

13.2.1 并行处理230

13.2.2 协处理器230

13.2.3 通信结构231

13.3 映射应用到结构231

13.4 总结232

14.1.2 IXP1200体系结构237

14.1.1 IXP1200概述237

第14章 IXP1200体系结构概述237

14.1 IXP1200体系结构237

第二部分 Intel IXP1200网络处理器237

14.1.3 IXP1200功能模块238

14.1.4 IXP1200体系结构特点241

14.2 StrongARM处理器概述243

14.2.1 ARM处理器和ARM处理器系列243

14.2.2 StrongARM244

14.3 微引擎246

14.3.1 概述246

14.3.2 微引擎模块246

14.3.3 微引擎指令集249

14.3.4 执行流水线249

14.3.5 执行状态249

14.3.6 微引擎编程251

14.3.7 微引擎寄存器252

14.3.8 逻辑运算单元ALU和移位器Shifter254

14.3.9 进程切换255

14.3.10 微引擎和其他功能单元的接口257

14.3.11 处理器间通信257

14.4 PCI单元259

14.4.1 硬件描述260

14.4.2 PCI操作263

14.4.3 PCI总线地址空间264

14.5 FBI单元265

14.5.1 FBI结构265

14.5.2 Push/Pull引擎接口266

14.5.3 Scratchpad存储器270

14.5.4 Hash单元271

14.5.5 FBI控制和状态寄存器CSR273

14.5.6 IX总线接口274

14.6.1 SDRAM单元概述285

14.6 SDRAM单元285

14.6.2 SDRAM接口288

14.6.3 微引擎SDRAM传输290

14.6.4 PCI SDRAM传输290

14.6.5 StrongARM核SDRAM传输290

14.6.6 SDRAM与IX总线的接口291

14.7 SRAM单元292

14.7.1 SSRAM地址空间292

14.7.2 BootROM地址空间294

14.7.3 SlowPort地址空间295

14.7.4 高级SRAM Commands296

14.7.5 SRAM地址映射297

14.8 IXP1200系统设计与调试298

14.8.1 IXP1200系统设计概述298

14.8.2 IXP1200接口设计298

14.8.3 IXP1200系统调试302

第15章 IXP1200程序设计与开发平台305

15.1 StrongARM核上的程序开发简介305

15.2 IXP1200微引擎程序开发306

15.2.1 微引擎指令系统306

15.2.2 微引擎程序设计365

15.2.3 微引擎程序开发平台Developer Workbench400

15.2.4 “Hello World”编程实例409

15.2.5 小结415

第16章 Intel IXP1200网络处理器的应用417

16.1 网络整体解决方案417

16.1.1 IXP1200应用的网络层次417

16.1.2 IXP1200应用的网络范围418

16.2 应用举例420

16.2.1 无线网络控制器421

16.2.2 媒介网关MG425

16.2.3 区分服务路由器426

16.2.4 面向应用的可编程交换429

第17章 基于IXP1200的IP路由器设计435

17.1 概述435

17.2 系统分析与设计436

17.2.1 系统结构436

17.2.2 系统硬件设计438

17.2.3 系统软件设计438

17.3 实现441

17.3.1 桥表管理模块441

17.3.2 路由表管理模块443

17.3.3 PETH driver444

17.3.4 数据转发模块446

第18章 基于IXP1200的MPLS路由器设计463

18.1 MPLS概述463

18.2 系统分析与设计464

18.2.1 系统结构464

18.2.2 系统硬件设计465

18.2.3 系统软件设计466

18.3 BCNL-MPLS路由器的实现471

18.3.1 标签分发模块471

18.3.2 转发表管理模块474

18.3.3 数据转发模块475

第19章 基于IXP1200的安全路由器设计481

19.1 背景481

19.2 系统构成482

19.3 各个模块的具体功能和设计483

19.3.1 控制平面各功能模块483

19.3.2 数据平面各功能模块491

19.3.3 通信模块（CM）497

附录A 网络处理器总结501

附录B “应用／结构”映射表511

附录C 网络处理器Web参考站点515

附录D 缩略语517

参考文献521