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在IPv6网络逐渐替代IPv4的过程中将有一个很长的过渡阶段,在此过渡时期内,就需要很多很强大、灵活的机制来保证IPv6网络与IPv4网络的通信。NAT-PT就是一种解决纯IPv6网络与纯IPv4网络相互通信的过渡机制。
本论文基于多核多线程处理器平台,在具体产品上设计并实现了完整的NAT-PT协议底层数据资源管理方案,经过测试验证,此方案可以完全支持多核系统下NAT-PT转换所需要的数据操作,对临界资源的并发操作进行了合理的保护,并达到了很高的处理性能。
相对通用处理器或网络处理器的解决方案,多核平台在成本和性能上都很占优势,更适合应用于大吞吐量的骨干网中。但目前多核处理器平台上的网络设备开发大多还处于实验阶段,而且在此协议的实现中涉及到了众多数据资源的处理特别是大量地址转换表项的存储及查找,多核环境下又需要考虑临界资源的并发操作保护,导致资源管理更加复杂。本文全面地考虑了这些问题,提出了一个比较合理的整体解决方案。
本文重点涉及到各种资源的分配方案设计以及多核环境下并发资源的保护机制。文章对NAT-PT报文处理流程中所涉及到的底层数据资源进行了整理与分析,在NAT-PT实现中,会涉及到以下几种数据的处理:V6前缀资源、V4地址池资源、V6侧动态分配策略、V4侧动态分配策略、地址映射表、V6服务器映射表、会话表。这几种数据资源配合起来支撑了NAT-PT报文处理的整个过程。根据每种资源的特点,分别定义了其结构及数据存储方式,并且对资源查找流程进行了完整的设计,在存储及查找效率上都满足了NAT-PT系统的转发数据流要求。同时也考虑到了多核系统下的软件处理特点,对多核系统下各种临界资源的并发操作选择合理的方式进行了保护,既保证了数据操作的安全性,又尽量地减少了对性能的影响。
在详细设计和编码实现的基础上,通过在实际产品上进行的测试结果表明:本文提出并实现的资源管理方案完全满足了对NAT-PT协议的支持,能够支撑系统的正常转发,各种资源管理功能都通过了验证,而且最小包情况下的转发速率V4到V6方向达到800Mbit/s,V6到V4方向达到900Mbit/s,此性能已达到国内厂商的先进水平。