基于软件定义的多协议控制器架构设计

doi:10.11959/j.issn.2096-109x.2020065

网络与信息安全学报 ›› 2020, Vol. 6 ›› Issue (5): 139-147.doi: 10.11959/j.issn.2096-109x.2020065

基于软件定义的多协议控制器架构设计

夏云飞¹,张丽²(),杨堃¹,李沛杰²,许立明¹

¹ 天津市滨海新区信息技术创新中心，天津 300457
² 国家数字交换系统工程技术研究中心，河南郑州 450002

修回日期:2020-03-19 出版日期:2020-10-15 发布日期:2020-10-19
作者简介:夏云飞（1987- ），男，黑龙江海伦人，天津市滨海新区信息技术创新中心工程师，主要研究方向为软件定义互联、高性能芯片架构设计以及信号处理算法高性能实现|张丽（1982- ），女，河南辉县人，国家数字交换系统工程技术研究中心副研究员，主要研究方向为软件定义互联、SoC芯片设计|杨堃（1976- ），男，黑龙江哈尔滨人，天津市滨海新区信息技术创新中心工程师，主要研究方向为软件定义互联、拟态计算以及SoC芯片全流程实现|李沛杰（1990- ），男，山西襄汾人，国家数字交换系统工程技术研究中心助理研究员，主要研究方向为软件定义互联、拟态计算以及高速SerDes电路设计|许立明（1990- ），男，山东潍坊人，天津市滨海新区信息技术创新中心工程师，主要研究方向为工作高速数据电路实现、芯片设计前端流程以及SoC芯片系统时钟架构设计
基金资助:
国家科技重大专项(2016ZX01012101)

Architecture design of multi-protocol controller based on software definition

Yunfei XIA¹,Li ZHANG²(),Kun YANG¹,Peijie LI²,Liming XU¹

¹ Information Technology Innovation Center of Tianjin Binhai New Area,Tianjin 300457,China
² China National Digital Switching System Engineering ＆Technological R＆D Center,Zhengzhou 450002,China

Revised:2020-03-19 Online:2020-10-15 Published:2020-10-19
Supported by:
The National Science and Technology Major Project(2016ZX01012101)

摘要/Abstract

摘要：

为了满足高性能计算平台对软件定义互联的通信需求，设计了一种支持多种通信协议规范，且支持异构协议互联的软件定义多协议控制器架构。通过嵌入可编程硬件电路实现Fiber Channel、Ethernet以及SRIO 这 3 种协议控制器电路公共算粒和私有算粒的互联。多协议控制器可以通过软件定义切换为不同协议，从而满足系统应用中的异构需求。所设计的软件定义多协议控制器基于40 nm工艺实现测试样片流片，经测试，满足3种协议的性能与功能指标要求。

关键词: 多协议兼容, 软件定义, 电路可重构, FiberChannel, Ethernet, SRIO

Abstract:

In order to fulfill the requirement of high-performance computing system for software definition interconnected communication,a kind of multi-protocol controller architecture was designed.The architecture supported a variety of protocol specifications and software-defining heterogeneous architecture.The interconnections of Fiber Channel,Ethernet and SRIO were realized by embedding programmable hardware circuits.The work mode of multi-protocol controllers was managed by software definition,which meet the heterogeneous requirements of system applications.The multi-protocol controller of the thesis has been realized in the 40 nm process,that the measurements show that the performance and function satisfy the standard of the three protocols.

Key words: multi-protocol compatibility, software define, reorganized circuit, Fiber Channel, Ethernet, SRIO

中图分类号:

TP393

夏云飞,张丽,杨堃,李沛杰,许立明. 基于软件定义的多协议控制器架构设计[J]. 网络与信息安全学报, 2020, 6(5): 139-147.

Yunfei XIA,Li ZHANG,Kun YANG,Peijie LI,Liming XU. Architecture design of multi-protocol controller based on software definition[J]. Chinese Journal of Network and Information Security, 2020, 6(5): 139-147.

图/表 15

图1

图2

表1

图3

表2

图4

图5

图6

图7

图8

图9

图10

图11

图12

图13

参考文献 10

[1]	邬江兴 . 新型网络技术发展思考[J]. 中国科学:信息科学, 2018,48(8): 144-153.
	WU J X . Thoughts on the development of novel network technology[J]. Science in China:Information Sciences, 2018,48(8): 144-153.
[2]	MCKEOWNN , ANDERSON T , BALAKRISHNAN H ,et al. Open-flow:enabling innovation in campus networks[J]. ACM Sigcomm Computer Communication Review, 2008,38(2): 69-74.
[3]	HAKIRIA , GOKHALE A , BERTHOU P ,et al. Software-defined networking:challenges and research opportunities for future Internet[J]. Computer Networks, 2014,75: 453-471.
[4]	LAN L , HAN M O , H U Y X . SDN Architecture:research and practice[J]. ZTE Technology Journal, 2013
[5]	田铭, 邬江兴, 兰巨龙 ,等. 信息中心网络元模块承载的差异化服务模型[J]. 电子与信息学报, 2016,38(11): 2940-2947.
	TIAN M , WU J X , LAN J L ,et al. Differentiated service model based on meta module in information centric networking[J]. Journal of Electronics ＆ Information Technology, 2016,38(11): 2940-2947.
[6]	兰巨龙, 程东年, 胡宇翔 . 可重构信息通信基础网络体系研究[J]. 通信学报, 2014(1): 128-139.
	LAN J L , CHEN D N , HU Y X . Research on reconfigurable information communication basal network architecture[J]. Journal on Communications, 2014(1): 128-139.
[7]	唐龙飞, 田泽, 邵刚 ,等. 一种多协议统一架构CMOS Serdes发送器电路设计[J]. 计算机技术与发展, 2015(5).
	TANG L F , TIAN Z , SHAO G ,et al. Design of a multi-protocol unified architecture CMOS serdes transmitter circuit[J]. Computer Technology and Development, 2015(5).
[8]	Fiber channel avionics environment anonymous subscriber messaging,Rev 1.2[R]. 2006.
[9]	IEEE Standard for Information technology telecommunications and information exchange between systems local and metropolitan area networks specific requirements[S]. IEEE Std.802.3-2008.
[10]	RapidIO interconnect specification part 1:input/output logical specification,Rev 3.1[R]. 2014.

协议类型	MAC逻辑资源占用
协议类型	组合逻辑电路门数	时序电路门数
以太网	5 389	6 978
FC	2 379	3 962
SRIO	186 719	70 893
多协议控制器	192 103	74 156

[1]	王泽南, 李佳浩, 檀朝红, 皮德常. 面向网络安全资源池的智能服务链系统设计与分析[J]. 网络与信息安全学报, 2022, 8(4): 175-181.
[2]	王洋, 汤光明, 王硕, 楚江. 基于API调用管理的SDN应用层DDoS攻击防御机制[J]. 网络与信息安全学报, 2022, 8(2): 73-87.
[3]	何威振, 陈福才, 牛杰, 谭晶磊, 霍树民, 程国振. 面向网络层的动态跳变技术研究进展[J]. 网络与信息安全学报, 2021, 7(6): 44-55.
[4]	李沛杰, 张丽, 夏云飞, 许立明. 基于软件定义的可重构卷积神经网络架构设计[J]. 网络与信息安全学报, 2021, 7(3): 29-36.
[5]	陈浩宇, 邹德清, 金海. 面向SDN/NFV环境的网络功能策略验证[J]. 网络与信息安全学报, 2021, 7(3): 59-71.
[6]	王涛, 陈鸿昶. 考虑拜占庭属性的SDN安全控制器多目标优化部署方案[J]. 网络与信息安全学报, 2021, 7(3): 72-84.
[7]	赵普, 赵文涛, 付章杰, 刘强. 基于Renyi熵的SDN自主防护系统[J]. 网络与信息安全学报, 2021, 7(3): 85-94.
[8]	吴奇,陈鸿昶. 低故障恢复开销的软件定义网络控制器布局算法[J]. 网络与信息安全学报, 2020, 6(6): 97-104.
[9]	李国春,马睿,马季春,李伯中,刘惠明,张桂玉. 广域网出口流量调度SDN部署研究[J]. 网络与信息安全学报, 2020, 6(5): 148-157.
[10]	苗力心,刘勤让,汪欣. 基于FPGA的软件定义协议无关解析器[J]. 网络与信息安全学报, 2020, 6(1): 70-76.
[11]	黄伟, 路冉, 刘存才, 祁思博. 基于SDN分级分域架构的QoS约束路由算法[J]. 网络与信息安全学报, 2019, 5(5): 21-31.
[12]	王洋,汤光明,雷程,韩冬. 面向链路洪泛攻击的多维检测与动态防御方法[J]. 网络与信息安全学报, 2019, 5(4): 80-90.
[13]	胡军台,武振宇,付晓,王逸超. 基于博弈的异构控制器云安全策略研究[J]. 网络与信息安全学报, 2018, 4(9): 52-59.
[14]	谭晶磊, 张红旗, 雷程, 刘小虎, 王硕. 面向SDN的移动目标防御技术研究进展[J]. 网络与信息安全学报, 2018, 4(7): 1-12.
[15]	郭中孚, 张兴明, 赵博, 王苏南. 软件定义网络数据平面安全综述[J]. 网络与信息安全学报, 2018, 4(11): 1-12.

基于软件定义的多协议控制器架构设计

Architecture design of multi-protocol controller based on software definition

在线阅读

pdf下载

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 15

参考文献 10

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0

功能	SRIO	FC	Ethernet
接收阻抗校正	支持	支持	支持
接收线性均衡CTLE	支持	支持	支持
接收判决反馈均衡DFE	支持	支持	支持
CDR	支持	支持	支持
串并转换	支持	支持	支持
内建BIST接收	支持	支持	支持
On-die-scope	支持	支持	支持
发送电阻校正	支持	支持	支持
发送摆幅调节	支持	支持	支持
并串转换	支持	支持	支持
可编程预加重	支持	支持	支持
内建BIST发送	支持	支持	支持
按序复位	支持	支持	支持
多频点	1.25/2.5/3.125/5/6.25/10.3125 Gbit/s	2.125/4.25/8.5 Gbit/s	1.25/10.3125 Gbit/s
多种环回模式	支持	支持	支持