ارائه یک راهکار مبتنی بر FPGA برای افزایش گذردهی طبقه بندی بسته های اینترنتی

طیف گسترده ای از تجهیزات و ابزارهای شبکه های کامپیوتری برای پردازش بسته ها از طبقه بندی بسته ها 1 استفاده می کنند. طبقه بندی بسته ها که پروسه ای زمانبر و دارای بار حافظه ای است، برای انواع برنامه های کاربردی اینترنتی نظیر کیفیت سرویس 2، دیواره های آتش 3، مسیریابی شبکه 4، شبکه های مبتنی بر نرم افزار 5، امنیت 6، نظارت 7 و ارتباطات چندرسانه ای 8 که نیاز به جداسازی و طبقه بندی ترافیک ورودی به جریان 9 های مختلف، جهت اعمال پردازش مناسب هر جریان بر روی بسته های مربوط به آن جریان دارند، مورد نیاز است. رویکردهای نرم افزاری، به دلیل تاخیر 10 ذاتی که دارند نمیتوانند پاسخگوی نیاز سرعت بالایشبکه های با حجم ترافیک بالا نظیر مراکز داده 11 و ستون فقرات اینترنت 12 باشند. در عوض راهکارهای افزاری به دلیل داشتن تاخیر کم و در نتیجه سرعت بالا، می توانند کمک بسزایی به پردازش بلادرنگ بسته ها کنند. الگوریتم های درختی، توانایی و قابلیت انعطاف خوبی در پیاده سازی قوانین اولویت دار دارند، که باعث شده در مرکز توجه محققان قرار گیرند. این الگوریتم ها قابلیت پیاده سازی نرم افزاری و یا پیاده سازی سخت افزاری را دارند. در معماری پیشنهادی، اقدام به طراحی یک معیار اولویت برای جست و جوی هوشمندانه درختان در الگوریتم ByteCuts شده است. معیار اولویت پیشنهاد شده، باعث می شود مسیر کوتاه تر و بهینه تری برای رسیدن به جواب طی شود. در حقیقت راهکار پیشنهادی معادل شکستن مجموعه قوانین به چند دسته و ساخت یک درخت برای هر دسته و توزیع متوازن قوانین بین گره های درخت و ساخت هر درخت با کمترین ارتفاع است که در نهایت ترتیب جست و جوی درختان به شیوه ای هوشمندانه انجام می گیرد. طرح پیشنهادی، به صورت سخت افزاری و port Dual برروی FPGA Virtex-6 با فرکانس کاری 170MHz پیاده سازی شد. نتیجه ارزیابی نشان داد که این الگوریتم با کاهش فضای جست و جو توانسته زمان طبقه بندی بسته ها و دسترسی به حافظه را کاهش داده و گذردهی را به طور چشمگیری افزایش دهد.

Keywords:

طبقه بندی بسته های اینترنتی , درخت تصمیم گیری , FPGA , کاهش زمان طبقه بندی , کاهش دسترسی به حافظه , گذردهی