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当今互联网信息技术高速发展，传统TCP/IP体系结构开始面对可扩展性、动态性和安全可控性等难题的挑战。由此引发了未来互联网的研究热潮，研究者开始设计未来互联网的体系架构、协议、算法，以期解决目前互联网所遇到的难题。在未来网络实验网中，传统路由器的特点不能满足验证协议算法的需求，可编程路由器的概念因此被提出，并设计应用于网络体系架构的验证。
国内外诸多研究机构研究未来互联网的同时，针对可编程路由器提出并设计了各自的方案，可编程路由器也因此具备多种特性，如可编程性、虚拟化、高效管理等。本文的研究工作在国家973项目“未来互联网性能评估与实验验证”的资助下完成。本文针对未来网络实验网中如何有效验证新协议、新算法的问题，采用数据流分析与模块化设计的方法，研究转发机制、扩展机制等可编程技术，并基于NetFPGA平台进行了应用设计。论文的主要工作和成果包含以下几个方面:
1)针对如何折中处理性能与兼容未知协议的问题，采用控制平面与数据平面相分离的方式，将控制平面基于Linux软件实现，数据平面基于NetFPGA实现。将大部分数据转发业务交由硬件处理，逻辑复杂的操作交由软件实现。此平台的选用，能从根本上提供一个高速、易重构的环境，而转发与控制的分离也从基础上保证了路由器的处理性能与灵活的扩展能力。
2)数据转发是路由器的重要功能，针对转发机制研究可编程技术，使其能够兼容多种协议数据的转发。以传统IP转发流程为基础对查表转发流程进行改进，设计映射转发表MFIB，使用精确匹配方式只需进行一次查表过程。保证效率的同时提高了系统的兼容性。同时，针对扩展机制研究可编程技术，在控制平面扩展协议算法计算MFIB表，采用功能模块化加命令注册的方式，使得路由器在管理控制及路由计算上具备良好的扩展特性。
3)从系统结构的角度去分析基于NetFPGA的可编程路由器，设计其运行流程，将研究的可编程技术在控制平面与数据平面进行实现，从具体模块的角度分析了两种机制的应用。最后搭建真实网络环境进行核心模块的测试，以及整体系统的功能测试及性能测试。测试结果表明，所研究的可编程路由器能够部署协议进行验证，兼容非IP数据的转发，相对软件可编程路由器Quagga具备较好的转发性能。