应用层协议识别的硬件加速协处理器关键技术

为提高Internet网络服务的针对性，同时又不改变现有路由器之间的通信协议，提出了采用硬件识别应用层协议的思想。让路由器知晓所到达流量是属于什么应用层业务的，从而更加合理地调配系统资源，达到提高服务质量之目的。尽管近年来有对高层流量进行识别的研究，但是这些成果大都只适应于服务器上，无法工作在路由器的数据平面上，更不用说能做到高速。本申请计划使用纯硬件加速应用层协议的识别，满足接口速率高、无操作系统支持、易于和现有路由器使用的网络处理器合并的特点。解决的科学问题是：1)对10Gbps及其以上速率接口下多达上百万个流进行业务识别；2)压缩协议规则的存储空间，并提高识别准确性；3)压缩流链接表，取得查找与存储的折中；4)应用层协议识别的硬件加速器如何在结构上和通用网络处理器有机结合。该研究对研制下一代高性能路由器，提高Internet服务性能，提供关键技术和体系结构方面的支持。

主要在基于路由器数据平面，实现高速应用层协议识别方面进行了深入的研究，通过对真实骨干网流量特征的测量，设计并实现了基于两级存储架构的高速硬件协议识别系统及其内部的相关缓存替换算法、流表哈希冲突解决算法以及协议并行匹配算法，取得了该领域的多项技术创新和突破。发表（或已被录用）学术论文42篇，近40%发表在该领域国际顶级会议和期刊。其中在IEEE/ACM Transactions on Networking等国际和国内期刊上发表论文17篇（SCI索引9篇），顶级国际会议NSDI2013上发表论文1篇，INFOCOM上发表论文4篇，在ICNP、ICDCS、SIGMETRICS、ANCS、IWQoS等其他重要国际学术会议上发表论文多篇。申请并获准美国发明专利1项，申请中国发明专利1项。培养研究生9名，其中博士生6名，硕士生3名。