全维可重构的多模态网络交换芯片架构设计

【摘　要】当前，IP 网络结构僵化、可扩展性差、安全性差。为了解决这些问题，学者们提出了多模态网络的概念，并成为当前的研究热点。可编程网络交换芯片是多模态网络的实现基础。提出了一种全维可重构的多模态网络交换芯片架构，以嵌入式 FPGA 为基础实现了多模态网络的端口级、比特级细粒度可重构，以自主设计的网络处理单元为基础实现了网络交换引擎的粗粒度可重构，使网络交换芯片具备了全维可重构的能力，为多模态网络的数据层提供了实现基础。还提出了一种改进的位矢量查找算法，能够以较小的资源占用实现较快的流表查找，提升网络交换性能，展现出较高的实用性。

【关键词】 交换芯片 ; 多模态网络 ; 可重构计算

0 引言

近年来，随着工业互联网、数据中心网络等重要基础设施网络的不断发展，以TCP/IP为基础的传统信息网络，早已不能满足日益增长的网络灵活性、定制化服务、全域运维管理等方面的要求。因此，邬江兴院士提出了“技术体系与支撑环境分离”的多模态网络体系架构。多模态网络为各种类型的应用网络模态提供了一体化、可共享、安全的网络基础设施资源环境，是对协议复杂多样、功能僵化单一的IP网络的改进和提升。

为了支持多模态网络交换寻址、IP 路由、传输协议等功能的全维度定义和多模态呈现，胡宇翔等将多