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当前互联网存在诸多弊端，需要通过革新来适应不断变化的需求。由钱华林研究员提出的层次式交换网络是一种全新的网络理论，从体系结构的高度解决了现有互联网的许多问题。层次式交换网络按照层次构造网络拓扑，地址空间与拓扑结构严格匹配，以交换代替路由，克服了现有Internet的网络结构无序、通信路径不确定、IP地址结构无序、难以实现服务质量保证、网络可管理性差、网络设备越来越复杂昂贵和高速转发路由瓶颈等问题。
层次式交换技术的研发经历了协议制订及原型仿真、基于X86 PC平台的系统验证、基于IXP网络处理器的样机研制三个大的步骤，充分验证了层次式交换技术在理论和逻辑上的正确性。网络处理器以其独特的高并行度、灵活可编程的体系结构，能够很好地满足高速处理的要求，有利于层次式交换网络的实际部署。
下一代互联网是基于IP技术的综合应用网络，需要满足不同应用的服务质量要求。为此，在层次式交换网络样机系统中加入服务质量功能模块。队列管理和队列调度是实现服务质量的关键环节。在样机系统中加入网络测量模块，可以实现对服务质量模块性能参数的收集和测量。本文基于层次式交换网络基本思想并结合Intel IXP2805网络处理器硬件特性，着重研究了层次式交换网络基于网络处理器的服务质量软件系统中队列管理和队列调度模块部分，同时结合服务质量模块，设计并实现了网络测量模块。本文主要内容包括：
1)分析了层次式交换网络服务质量框架结构，完成了基于网络处理器的队列调度和队列管理模块的设计和实现。并把队列管理和队列调度模块加入层次式交换网络样机系统中。
2)设计和实现了基于网络处理器的队列调度算法，实现了对三类数据包：虚拟专线、确保转发、尽力而为的区分处理。同时在队列调度的实现中，涉及到对网络处理器硬件资源的合理分配问题。
3)设计实现了网络测量模块，实现了对服务质量性能参数的收集。根据实际应用的不同，设计了两种模式的应用：作为单独的功能模块模式和使用微引擎模式。
上述三部分内容都已经在网络处理器平台上进行了实现，试验结果基本符合设计的要求。