Аппаратно-коммуникационный ускоритель пакетов данных (АКУПД)

В настоящее время активно развивается концепция новой технологии создания информационных сетей называемая программно конфигурируемые сети (ПКС).

ПКС это новый концептуальный подход построения информационных сетей, который позволяет:

-представить весь спектр коммуникационного оборудования в виде двух больших сегментов, контроллеров управляющих маршрутизацией и коммутаторов выполняющих процесс коммутации;

-увеличить пропускную способность информационных сетей;

-уменьшить время задержки прохождения транспортных пакетов;

-разрабатывать и добавлять новые протоколы маршрутизации, не изменяя аппаратных компонентов;

-использовать протоколы маршрутизации предыдущих версий;

-проводить моделирование и испытывать новые протоколы непосредственно в работающем сегменте сети.

Основная идея ПКС- подхода состоит в том, чтобы:

  1. Отделить управление сетевым оборудованием от управления передачей данных за счет создания специального программного обеспечения, которое может работать на обычном отдельном компьютере и которое находится под контролем администратора сети.

  2. Перейти от управления отдельными экземплярами сетевого оборудования к управлению сетью в целом.

  3. Создать интеллектуальный программно-управляемый интерфейс между сетевым приложением и транспортной средой сети.


В НПО РИТ в рамках новой концепции построения информационных сетей ПКС, разработан АКУПД, который работает под управлением программного маршрутизатора (ПМ). АКУПД и ПМ являются прототипами коммутатора и контроллера новой информационной технологии ПКС.

Назначение

АКУПД предназначен для увеличения производительности маршрутизаторов на базе программных средств за счет распараллеливания обработки маршрутных и транспортных потоков между аппаратной платформой и программным маршрутизатором.

Применение АКУПД в качестве дополнительного блока ускорения в комплексе с существующими на узлах связи программными маршрутизаторами, с одной стороны, позволяет значительно увеличить производительность существующих систем, с другой – уменьшить экономические затраты на полное обновление сетевого оборудования узлов связи.

С применением АКУПД в качестве блока ускорения, вычислительные мощности программных маршрутизаторов не загружены обработкой всего проходящего трафика. На программном маршрутизаторе обрабатываются только данные протоколов маршрутизации. При этом сохраняется удобство и гибкость администрирования сети, присущая чисто программным решениям.


Применение аппаратно-коммуникационного
ускорителя пакетов данных



Структурная схема аппаратно-коммуникационного
ускорителя пакетов данных

Особенности построения

АКУПД обеспечивает скоростную обработку и коммутацию пакетов данных между сегментами сетей, значительно уменьшая коммуникационную нагрузку на программный управляющий маршрутизатор. Модульный принцип построения позволяет наращивать общую пропускную способность изделия за счет добавления новых аппаратных модулей. Программное обеспечение управляющего маршрутизатора может быть обновлено и настроено в соответствии с требованиями конкретного узла связи. Его основной задачей является обработка протоколов маршрутизации и формирование таблиц коммутации аппаратных блоков. Применение операционных систем и программ с открытым исходным кодом обеспечивает удобство администрирования и поддержку большого числа современных протоколов маршрутизации. Таким образом, АКУПД объединяет наиболее производительные сетевые технологии в едином комплексе устройств.

В процессе работы, аппаратный маршрутизатор анализирует каждый принимаемый пакет на наличие признаков протокола, обновления таблицы маршрутизации. Если такие признаки присутствуют, то пакет отправляется в порт программного маршрутизатора. Получив пакет, программный маршрутизатор обрабатывает его, при необходимости обменивается с его источником необходимыми данными. В этом случае аппаратный маршрутизатор выступает в роли посредника и транслирует ответ источнику. В процессе обработки пакетов с маршрутной информацией, программный маршрутизатор производит обновление внутренней таблицы маршрутизации. Когда таблица сформирована, производится её копирование в память аппаратного маршрутизатора.

Аппаратная платформа ускорителя построена по модульно-масштабируемому принципу, что обеспечивает возможность наращивания вычислительных и коммутационных ресурсов.

Преимущества (функциональные возможности)

  • масштабируемый ресурс числа коммутируемых каналов от 1 до 256;

  • возможность интеграции различных типов интерфейсов;

  • увеличение трафика транспортного уровня до 10 Гбит/с и выше;

  • установка аппаратного ускорителя не меняет текущую топологию информационной сети и порядок настройки маршрутизатора.

Технические характеристики

Параметр

Значение

Количество портов

от 8 до 256

Поддерживаемые технологии передачи данных

Ethernet 10/100/1000Вase-T

Физическая скорость оптического канала связи, Гбит/с

до 10

Производительность кристалла ПЛИС, GFLOPS

450 (одинарная точность операндов),

160 (двойная точность операндов)

Частота работы внутренних модулей ПЛИС, МГц

600

Потребляемая мощность, Вт

до 100



Вывод.

Разработанные АКУПД и ПМ являются прототипом коммутатора и маршрутизатора ПКС. Развитие направления ПКС позволяет создать информационные сети следующего поколения.

Акционерное общество Научно-Производственное Объединение «Развитие Инновационных Технологий»
г. Тверь, ул. Озёрная, 14 к.1, тел. +7 (4822) 32-20-01, +7 (4822) 45-25-09, факс +7 (4822) 32-23-00