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FPGA灵活、可重构的特点使其在网络中具有广泛的应用前景,但传统FPGA的部署方式灵活性和可扩展性有限并且成本高昂。软件定义网络SDN的快速发展,极大地促进了网络设备控制平面与数据平面的分离。在此基础上,我们进一步分离网络设备的软硬件,提出以FPGA为核心,内部不含控制CPU的独立网络设备——Networked FPGA(简称NF),作为FPGA在网络中进行灵活便捷部署的解决方案。然而,缺乏软件处理能力的NF面临两大挑战:1)远程的硬件管理控制;2)可靠的通信保障。针对这些挑战,本文提出了面向NF的南向接口协议OpenVAS(Open Virtual Address Space)。本文的主要工作和创新点包括:1.提出了网络化FPGA的概念和模型,并针对NF部署面临的挑战,提出了面向NF的南向接口协议OpenVAS。NF是指内部不含控制CPU、以FPGA为核心的独立网络设备,在网络中使用NF可以提高FPGA部署的便捷性,极大地降低部署FPGA的成本,有效解决了传统部署FPGA的问题。在NF体系架构中,独立的FPGA实现网络设备的数据处理平面,构成分布式的网络设备,由集中的控制器进行统一管理。其中,NF可根据应用环境的不同灵活实现不同数据处理平面及特定功能加速;控制器运行NF管理控制协议并为各种网络服务提供支持;用户可基于控制器提供的网络服务实现不同网络应用。OpenVAS通过虚拟地址空间解耦网络设备软硬件,实现硬件资源的映射,解决NF远程管理控制的问题;通过非对称的可靠传输机制,解决NF缺乏软件处理能力的条件下控制消息可靠传输的问题,从而保证控制行为的正确实施;通过提供灵活的南向接口和易用的应用编程接口,提高了OpenVAS的实用性和控制的灵活性。2.对OpenVAS实现模型进行详细设计。详细描述了OpenVAS各组件的基本功能、工作原理以及具体设计。通过对NF体系架构下管理控制行为的分析,对OpenVAS南向接口进行详细设计,使控制器可以灵活便捷地控制NF,且具有与OpenFlow相当的数据平面控制能力。3.对OpenVAS原型系统进行实现与性能评测。测试结果表明,OpenVAS可以提供较高的通信带宽,能够实现NF的远程管理控制。综上所述,为了解决FPGA灵活部署中存在的问题,本文提出了面向NF的南向接口协议OpenVAS。该协议复杂度低、开放性和灵活性高,可由FPGA硬件直接进行支持,对基于NF构建TOR交换机的设计实现具有理论意义和实用价值。