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基于FPGA与多核处理器的高速数据包处理关键技术研究的开题报告
摘要：
随着网络通信技术的高速发展，网络数据量呈现爆炸式增长。如何快速处理大量的数据包成为了网络通信领域亟待解决的问题。本文旨在研究基于FPGA和多核处理器的高速数据包处理技术，并探究关键技术。
首先，本文介绍了高速数据包处理技术的背景和意义，并对当前主流的数据包处理技术进行了概述。然后，针对当前处理速度不高、时延长等问题，本文提出了基于FPGA和多核处理器的高速数据包处理关键技术。具体包括：基于FPGA硬件交换机的数据包处理技术、多核处理器的并行处理技术、数据包优先级排序技术、动态导引表技术和流量控制技术。最后，本文提出了具体的研究方案和实验计划。
关键词：FPGA；多核处理器；数据包处理；硬件交换机；并行处理
一、研究背景与意义
随着互联网的发展，大量的数据流量涌入网络，而网络设备也呈现出分布式、集群化的趋势。数据包处理倍增长，也日益成为网络通信领域面临的重要挑战。快速处理数据包成为优化网络性能和保障数据传输的重要途径。
目前，高速数据包处理技术主要包括：专用芯片、普通计算机CPU以及FPGA和多核处理器。与专用芯片在处理速度、功耗上存在一定局限性相比，FPGA具有极高的计算性能、可重构性以及并行处理等优势，已经在高速数据包处理领域得到了广泛应用。同时，基于多核处理器的多线程技术也已经取得了快速发展，具有成本低、适用范围广等优势。
本文主要研究基于FPGA和多核处理器的高速数据包处理技术，以满足网络数据传输的高速处理需求，提高网络性能，保障网络数据的安全。
二、研究内容
（一）关键技术
1.基于FPGA硬件交换机的数据包处理技术：利用FPGA硬件交换机进行数据包的转发和处理，具有低时延、高可靠性等优势。
2.多核处理器的并行处理技术：利用多核处理器的多线程技术进行数据包的并行处理，能够大大提高处理速度。
3.数据包优先级排序技术：根据应用的不同需求，对数据包进行排序，按照优先级高低进行处理，保障高优先级数据包的传输。
4.动态导引表技术：利用动态导引表完成数据包的路由和转发，能够动态调整网络拓扑结构和路由策略。
5.流量控制技术：通过限制网络流量，保证网络带宽的有效利用，避免网络出现拥塞现象。
（二）研究方案
本文将采用模拟实验与硬件实验相结合的方式对以上关键技术进行研究。
1.基于FPGA硬件交换机的数据包处理技术：通过使用Vivado软件对数据包进行硬件实现，并进行性能测试。
2.多核处理器的并行处理技术：依托多核处理器中的多线程技术，将数据包的处理分配到不同的核心中进行处理，验证其能够提升数据包处理速度。
3.数据包优先级排序技术：采用交互式图形界面编程方式，实现对数据包的实时处理与分析，并在不同的数据包优先级之间进行排序和调度。
4.动态导引表技术：采用一种新的动态结构算法，将数据包路由表转化为一棵trie树结构，利用multicast机制动态实现导引表调整。
5.流量控制技术：通过对网络反馈数据进行实时监控，采用改进的Hochstein算法进行流控，保证网络的正常通信，提高网络流量利用率。
三、研究进展与计划
目前，本文已经完成了基于FPGA硬件交换机的数据包处理技术和多核处理器的并行处理技术的研究，初步验证了这两种技术的实用性和有效性。下一步的研究重点是数据包优先级排序技术、动态导引表技术和流量控制技术的实现和测试。
计划于明年5月份完成本文的撰写和实验工作，并收集数据进行分析和总结。
四、结论
本文研究基于FPGA和多核处理器的高速数据包处理技术，提出了基于FPGA硬件交换机的数据包处理技术、多核处理器的并行处理技术、数据包优先级排序技术、动态导引表技术和流量控制技术等关键技术。我们采用模拟实验与硬件实验相结合的方法进行研究，最终旨在提高网络数据的传输速度，保证网络通信的稳定性和可靠性。