数据平面可编程是网络控制与管理发展的必然,而网络的可编程性时常是以牺牲的网络性能为代价。在软件方面,主要依靠CPU算力快速的发展以及高性能I/O技术的支持,通过仔细的程序设计,可以实现10Gbps的线速转发。然而,在数据转发要求40Gbps甚至百Gbps的数据转发,需要依靠专有硬件设备支持,而专有硬件设备的可编程性较低,即使设计出可编程网络芯片,但由于需要特定的编程语言与方法支撑,导致其编程复杂门槛较高,现有网络应用难以适配。因此,向下利用网络异构硬件资源,向上通过统一的硬件抽象和编程框架,简化整体的编程复杂性,并实现编程的动态热插拔、隔离性检测是一个重要的发展方向。针对以上问题,本文提出了新型网络编程架构NPC,NPC架构分为NPC编译器和NPC网络编程框架两部分组成。NPC编译器对NPC网络编程框架做支撑,实现编程新特性。本文的具体研究工作如下:1)研究NPC网络可编程技术及编译运行时。通过研究LLVM/Clang编译技术,使编译后的程序在运行时任意插入、替换、修改模块,无需对程序重新编译,并设计一个统一的抽象编程框架:NPC网络编程框架,用户可以自定义未来可能出现的网络新功能。在此基础上,使用编译技术设计了一个基于图的动态热插拔编译工具链,编译器在编译时会生成可视化数据包转发流图,对于异构平台,NPC编译器会生成特定硬件平台的代码。2)研究NPC编译器编译和隔离性检测技术,并对常见的数据包不合法编程进行分析,利用数据流分析技术对程序进行分析,构建指令间依赖图,分析读、写和操作数据包相关的IR指令。隔离性检测能准确的检测出不合法的数据包编程,节省了后期排查错误的时间提高了编程的效率。本文对提出的网络编程架构特性进行实验,实验表明新的架构支持程序运行时动态替换、插入和卸载操作,支持编程的异构性,并能准确检测出程序数据包非法操作缺陷的新特性。