高性能可重构网络协议解析器的设计与实现

张丽果; 吴凯; 王文哲; 张毅; 王睿; 曹亚莉; 肖杉

doi:10.13682/j.issn.2095-6533.2025.03.007

西安邮电大学学报 ›› 2025, Vol. 30 ›› Issue (03) : 58 -67. DOI: 10.13682/j.issn.2095-6533.2025.03.007

高性能可重构网络协议解析器的设计与实现

张丽果, 吴凯, 王文哲, 张毅, 王睿, 曹亚莉, 肖杉

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摘要

针对当前网络中数据平面在处理新型协议时面临资源占用过多和性能较低的问题，设计并实现了一种可重构解析器。根据解析图生成解析指令实现解析器的重构，通过采用全等比较器组替代传统的三态内容寻址存储器(Ternary Content Addressable Memory, TCAM),降低资源占用。增加预处理解析器对常规协议帧进行预处理，采用多个解析器并行处理链路上的连续多层协议帧，提升数据包头解析速率。以100 Gbps智能网卡中网络协议处理为例，配置可重构解析器，在VCU118开发板上进行实现。实验结果表明，所提设计仅使用63 844个查找表(Look-Up Table, LUT)和36 346个触发器(Flip-Flop, FF),在解析结果完全正确的前提下，整个系统带宽最高可达58.3 Gbps。对比同类解决方案，提出的设计方法在提高性能的同时具有更低的资源占用。