网络分流器｜高速骨干网流量采集与分流实现方案1 流量采集｜网络分流器所谓流量采集，就是将网络流量通过物理层、数据链路层的信号解析和解帧，实现IP原始报文的获取。骨干网流量采集系统是一种对骨干网进行流量获取并分析的系统，主要应用于政府网络管理、运行商广告推送、运行商计费取证服务、运行商信令监控服务、园区网审计、公安网监、大数据分析等领域。2 高速网络流量采集系统｜网络分流器随着以太网技术和光纤通信技术的应用，骨干网带宽的增长及规模的扩大，大规模的网络流量采集面临着数据规模庞大和流量日益复杂的挑战，传统的基于软件的流量采集技术的性能已然无法满足要求。现有的高速骨干网流量采集方案主要分为三类：基于多核处理器的流量采集方案，基于交换芯片的流量采集方案，和基于FPGA的网络流量采集方案。每种方案各有特色，下文将一一进行说明。a) 基于多核处理器的戎腾高速网络流量采集系统多核处理器能够提供强大的并行计算能力，应用于流量采集系统的主要型号有Broadcom的XLP、XLR、XLS，Cavium的CN6880、CN5880，以及Tilera的TILE-GX36等。采用此方案的系统可编程实现流量采集，还可对报文进行修改，具有非常高的灵活性。但系统CPU的处理能力有限，无法真正实现线速处理，整体性能不会很高，但是由于有处理器的参与，比较复杂的处理，如流表的管理、应用层协议识别、Radius上线与报文绑定等功能比较容易实现。
戎腾网络分流器
图1 一种基于Cavium CN6880的流量采集器CDP2000b) 基于交换芯片的高速网络流量采集系统交换芯片的价格较便宜，且有成熟的套片解决方案可供参考。但其过滤功能非常弱，只支持非常简单的精确多元组过滤，无法做深度报文检测（DPI: Deep Package Inspection），且无法支持POS和WAN等以太网接口，这也使得基于交换芯片的流量采集方案在实际使用的范围受到限制。c) 基于FPGA的高速网络流量采集系统基于FPGA的解决方案目前较少，主要原因是FPGA芯片价格较贵，且需自行设计所有高速电路和过滤算法，技术门槛较高，需要深厚的研发能力。但其兼有多核系统的高灵活性和交换系统的高性能，优势也是非常明显的
图2 基于FPGA的100G戎腾网络流量采集系统HFC602表1 三种流量采集方案的比较 基于多核处理器 基于交换芯片 基于FPG免费云主机域名A
芯片价格 一般 较低 较高硬件设计难易度 一般 较容易 较难软件开发难易度 一般 较容易 较难常见网络接口的兼容性 中 低 高流量采集的灵活性 高 低 一般是否实现线速处理 否 否 是基于多核处理器+交换芯片的流量采集方案是目前应用最为普遍的方案，虽然系统整体价格略贵，但软硬件发开难度不大，入门门槛较低。但随着FPGA的发展，其内部资源日益丰富，特别是内部嵌入了大量IP核，在处理速率、逻辑容量等方面不断提升，基于FPGA的方案受到了越来越多的关注，国内外许多研究机构及公司先后推出了基于FPGA的网络流量采集系统。图2所示是常见基于FPGA的流量采集系统的结构图，流量采集及预处理平台获取网络端口送来的网络数据包，并对数据包进行流量统计和分析，最终根据流量分析的结果将网络数据包进行分流重新转发回网络中。系统采用硬件和软件协同实现设计思路，对于数据包的协议解析、数据预处理都由硬件电路实现；后端服务器进行流量的具体分析处理。通过预处理平台对流量进行分类归并和低负载数据传输，有效减少了后端服务器的工作量；服务器对预处理后的数据进行处理，可以有效降低流量处理过程的负载开销！
1 戎腾网络分流器小结
国防科大推出的100G采集设备（采用ATCA-NTW6401机箱和HFC602业务处理板卡）是目前市面上唯一经过了实网验证的设备，10G独立机箱设备（PET160/320）是目前最大密度的协转设备，3G/LTE产品（ATCA-NTW6402）由于采用软硬结合方案（FPGA+NPU），单板处理能力达到40G bps 3G GRE/ 160G LTE，具有最高性价比。
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