【摘 要】
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帧头为网络协议承载的关键部分.修改帧头可以更改帧的最重要属性.具有帧头修改功能的内外层标签处理器,是多端口高速包交换芯片的重要组成部分,而通常的标签处理位置相对固定.本文提出一种能够完成帧头任意位置修改的双层滑动标签处理方法,适用于光通信领域的MPLS TE/T-MPLS/MPLS-TP等MPLS交换协议、QinQ等VLAN交换协议.IP报文经过承载MPLS协议的设备多次交换后,MPLS标签栈的标
【机 构】
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烽火通信科技股份有限公司,武汉,430074
【出 处】
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中国光学学会纤维光学与集成光学专业委员会全国第15次光纤通信暨第16届集成光学学术会议
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帧头为网络协议承载的关键部分.修改帧头可以更改帧的最重要属性.具有帧头修改功能的内外层标签处理器,是多端口高速包交换芯片的重要组成部分,而通常的标签处理位置相对固定.本文提出一种能够完成帧头任意位置修改的双层滑动标签处理方法,适用于光通信领域的MPLS TE/T-MPLS/MPLS-TP等MPLS交换协议、QinQ等VLAN交换协议.IP报文经过承载MPLS协议的设备多次交换后,MPLS标签栈的标签在帧头的位置常常会变得不固定.如图1所示,IP帧如果多次加入MPLS帧首部的DA、SA、Type/Len或者其它字段,则单个MPLS标签在栈中的位置就会变得不确定.当两个4字节标签在64字节帧头内任意滑动,且每个标签都有删除、添加、替换、不变四种修改类型,枚举所有合理的修改方式组合多达16506种；如果数量较多的成帧端口各设计一套处理电路,标签处理电路的总规模将非常庞大.一般情况下,设帧头长度为2N字节,总线位宽2M字节,则帧头构成2M列、2N-M行的矩阵.设k表示4字节标签内字节位置(k=0,1,2,3),R、S为两个滑动标签的偏移量,则矩阵中[(R+k/2M]+1,R+kmod2M),(I[(S+k)/2M]+1,(S+k)mod2M)共8个元素为需要修改的元素.一次标签删除相当于帧头矩阵去除四个元素,后面的元素依次前移4字节；一次标签添加相当于矩阵中加入四个新的元素,后面的元素依次后移4字节；替换则只对相应位置的元素进行操作,其它元素保持不变.本文针对上述基于帧头的矩阵运算,提出一种简洁的多级流水线架构,实现多个端口上千条流的两个滑动标签的处理.方法的核心在于将双标签操作分解为两次迭代的矩阵运算,用控制状态机将长度为2N字节的帧头修改,简化成2M×2N-M矩阵的行向量运算.测试结果表明,包含本标签处理器的芯片能够满足任意偏移量、各种操作类型的帧头修改要求,且总线带宽可以达到10Gbps以上.
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