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博碩士論文 etd-0910106-144759 詳細資訊
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論文名稱
Title
適合在網路處理器上使用之多模式比對演算法
A Fast Multi-pattern Matching Algorithm for Network Processors
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
42
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2006-07-29
繳交日期
Date of Submission
2006-09-10
關鍵字
Keywords
模式比對、網路處理器
pattern matching, network processor
統計
Statistics
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中文摘要
近年來,網路的應用越來越廣,各種網路服務如雨後春筍般出現如,網路拍賣、隨選視訊、網路電話、網路日誌(Blog)等等。因此我們需要好的網路品質以便提供順暢的服務,而目前的網路上有許多的流量是來自於P2P 的應用, 透過這樣的技術可以將頻寬需求分散,因此伺服器不需要有很大的頻寬也能夠提供像檔案傳輸這類需要大量頻寬的服務。但也由於這樣的特點容易將網路的頻寬佔光,導致其它的服務品質下降甚至無法使用。因此我們需要一個服務控制器(Service Controller)來對P2P 服務的流量進行控管,降低其所使用的頻寬。

傳統單純以軟體實作的網路系統無法負荷高速的網路所產生的流量,而開發特殊的ASIC 又需要較長的開發週期且難以重複使用,因此網路處理器(Network Processor)採取中庸之道,使用軟體搭配針對網路處理功能特製化的處理器來建置網路系統以獲得軟體的彈性且能應付高速網路所產生的流量。

在服務控制器要能夠控管P2P 服務的流量,首先必須有一個優質的服務分類器(Service Classifier)來辨識出P2P 服務的流量。服務分類器若使用特徵值比對的方式來實作,則模式比對(Pattern Matching)的演算法對整體的效能就會有很大的影響,本論文提出了一個多模式比對演算法改進了既有的WM 演算法,經過在網路處理器
IXP2400 上實作並比較數種模式比對演算法之後,發現確實獲得較好的效能。
Abstract
There are more and more Internet services such as video on demand, voice over IP,Blog, and so on. The network quality is important for providing good services. P2P technology can decentralize the usage of bandwidth, so a server can provide services with lower bandwidth. The bandwidth is filled by P2P traffic if we don’t limit the usage of P2P applications, so we need a service controller that can limit the P2P traffic to provide better quality for other applications.

The traditional network systems use software solutions or hardware solutions. The software solutions offer flexibility but have low performance; The hardware solutions offer highest speed but are inflexible and expensive to modify or upgrade. there is another solution known as network processors. A network processor can be programmed and has been optimizede for packet procecssing.

We need a good service classifier to classify P2P traffic, then we can limit it. The performance of a signature based service classifier is dominated by the speed of its pattern
matching algorithm. In this paper, we proposed a fast ulti-pattern matching algorithm by improving WM algorithm. Serveral algorithms are implemented on IXP2400 network
processor for performance evaluation, and our proposed algorithm outperforms other algorithms if its parameters are properly set.
目次 Table of Contents
第一章前言
第二章相關研究
2.1 P2P 流量判別
2.2 模式比對
2.2.1 Boyer-Moore
2.2.2 Boyer-Moore-Horspool
2.3 多模式比對
2.3.1 分類
2.3.2 SBMH
2.3.3 WM
2.3.4 FNP
第三章網路處理器開發平台
3.1 IXP2400
3.1.1 簡介
3.1.2 XScale
3.1.3 Microengine
3.1.4 DRAM and SRAM Controller
3.1.5 SHaC Unit
3.1.6 Media and Switch Fabric Interface
3.2 ENP2611
3.2.1 基本規格
3.2.2 PM3386/PM3387 及SPI-3 Bridge
3.3 作業系統
3.3.1 開機流程
3.3.2 IXA SDK Drivers
3.3.3 ENP2611 Drivers
第四章設計與實作
4.1 WMT
4.1.1 使用Trie 來代替HASH
4.1.2 改進SHIFT 計算方式
4.2 Trie Data Structure
4.3 實作
4.3.1 SBMH
4.3.2 WM
4.3.3 FNP
4.3.4 WMT
第五章效能量測與分析
5.1 驗證及效能量測環境
5.1.1 測試模式
5.1.2 資料結構
5.1.3 演算法驗證
5.2 效能量測
5.2.1 實驗一
5.2.2 實驗二
5.2.3 實驗三
5.2.4 實驗四
5.2.5 實驗五
5.2.6 綜合結果
5.3 在Gigabit 乙太網路下的處理情形
第六章結論與未來工作
6.1 結論
6.2 未來工作
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