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基于click自定义协议的软件路由器设计与实现详解
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更新于2024-06-28
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本文档详细介绍了如何基于click开源框架设计并实现一个自定义协议的软件路由器。click是一个灵活的网络处理框架,特别适合用于构建高性能的网络应用,如路由器和交换机。实验的目的是通过实践加深对软件路由器工作原理的理解,提升系统设计、编程、表达和创新验证等关键技能。 首先,实验概要部分强调了五个核心任务:报文分类,即根据路由规则对进入路由器的数据包进行初步处理;PSP报文分组转发,涉及PSP头部检查、TTL减一以及路由查找和转发过程;定长标签交换,包括标签头的解封装、标签表操作和重新封装;标签流的优先级队列调度,通过设置不同的优先级对不同标签的数据流进行管理;以及标签流限速,确保各优先级的数据流按策略传输。 实验设计中,详细阐述了实验流程,包括从路由器的整体架构设计(如报文分类器、转发器、标签信息库和优先级调度模块)到具体功能模块的设计,如Fastpspsource组件负责处理PSP报文源,LabelRouteTable用于存储路由信息,LabelLookup用于查找标签路径,RateLimit则实现了基于优先级的流量控制。 实验演示部分,作者提供了四个具体的测试场景:PSP路由转发、Label路由转发、优先级队列调度和标签流限速。每个测试都包括实验拓扑图、配置文件、测试方法和结果总结,以便于读者理解和验证实验效果。 通过这个实验,参与者不仅可以学习click框架的使用,还能了解如何在实践中实现复杂的网络协议功能,如路由选择、流量管理和带宽控制。这对于进一步研究计算机网络或从事相关领域工作具有重要意义,有助于理论知识向实际应用的转化。
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Lookup LIB
根据标签号,查询标签信息库,得到新的标签号
和转发端口。
Modify Label for next
jump
修改标签头部信息中的标签号为查表得到新
标签号
(1) 对于 PSP 报文路由转发,首先根据 PSP 头部中的目的地址
查询路由表,得到转发端口;然后进行 TTL—1、修改 Ether 头
部中的目的 Mac,然后从查询到的转发端口进行发送。
(2) 对于急于标签的路由转发,首先根据 Label 头部的标签号查
询标签信息库,得到新的标签号和转发端口,并修改 Label 头部
的标签号为新的标签号。然后进行 TTL-1,修改 Ether 头部中的
目的 Mac,然后从查询到的转发端口进行发送。
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Get Dest Address
Lookup Router
Table
TTL-1
ARPQuerier
Modify Ether
Header
ADD to Waiting-
Send Queue
Lookup LIB
(标签信息库)
Modify Label for
next jump
ToDevice
FromDevice1 FromDevice2
PSP LabelARP Query ARP Respose
Classifier (数据包分类器)
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3. Label 标签信息库结构
标签信息库维护基于标签交换的路由转发信息。当一个带
有标签的报文进入路由器的时候,首先根据标签头部的 Label
ID 查找标签信息库,得到下一跳的 Label ID 和转发端口.其结构
信息如下:
4. 优先级调度概要设计
对于标签交换,当输入组件获取数据包,经数据分类器
分类后,确定为 Label 报文,转发给优先级分类器。优先级
分类器根据 Label 头部中的 QOS 字段进行优先级判定,分
别加入不同优先级的队列中.优先级调度组件根据优先级
调度算法进行调度,从不同优先级的队列中获取数据包,
发送到待发送数据队列。其中,调度算法是为了保证低优
先级的报文不至于饿死,采用时间片轮转的方式,即给高优
先的队列分配更多的时间。
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5. 基于优先级的限速功能的概要设计
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