معماری ادوات شبکه

Architecture of Network Elements

مقطع: تحصیلات تکمیلی گرایش: شبکه‌های کامپیوتری
نوع درس: نظری تعداد واحد: ۳
پیش‌نیاز: – هم‌نیاز: –

هدف کلی

هدف از این درس، آشنایی دانشجویان با اصول طراحی، پیاده‌سازی و ارزیابی ادوات (افزاره‌ها) در شبکه‌های کامپیوتری است. در حالت عمومی، وظایف یک افزاره به دو بخش مسیر داده و کنترل تقسیم می‌شود. معماری یک افزاره در بخش مسیر داده شامل واحد ورودی/خروجی، با وظایف اصلی مدیریت ترافیک و جلورانی بسته‌ها، و واحد سوئیچینگ، با وظیفه اصلی سوئیچینگ بسته‌ها است. در این درس، دانشجویان ضمن فراگیری وظایف این واحدها، با فنون مورد نیاز برای داشتن یک افزاره با کارایی بالا نیز آشنا می‌شوند. از آن‌جایی که مهم‌ترین افزاره شبکه مسیریاب است، تکنیک‌های مورد نیاز برای رسیدن به کارایی بالای یک مسیر یاب مورد بررسی قرار می‌گیرند.

سرفصل‌ها

  1. معماری مسیریاب‌های IP با کارایی بالا
  2. جستجو در جدول مسیریابی (الگوریتم‌های مبتنی بر Trie، روش‌های سخت‌افزاری مسیریابی IPv6)
  3. طبقه‌بندی بسته‌ها (روش‌های مبتنی بر Trie، الگوریتم‌های هندسی، الگوریتم‌های اکتشافی، الگوریتم‌های مبتنی بر TCAM)
  4. مدیریت ترافیک (در سطح بسته، در سطح جریان، در سطح تجمیع جریان‌ها)
  5. اصول سوئیچینگ بسته‌ای (مفاهیم پایه و دسته بندی switch fabric، استراتژی‌های صف‌بندی در واحد سوئیچینگ)
  6. سوئیچ‌های با حافظه مشترک (روش‌های لیست پیوندی و CAM)
  7. سوئیچ‌های با صف ورودی (زمان‌بندی در سوئیچ‌های مبتنی بر VOQ، الگوریتم‌های Randomized Matching و Maximal Matching، Maximum Matching)
  8. سوئیچ‌های مبتنی بر شبکه Banyan (Batcher Banyan، Tandem Banyan، Shuffle exchange و سوئیچ چندپخشی)
  9. - معماری ادوات شبکه‌های مدرن (پردازشگرهای شبکه چند هسته‌ای، شبکه‌های قابل برنامه‌ریزی (P4)، شبکه‌های مبتنی بر FPGA)
  10. مباحث تکمیلی در معماری افزاره‌های شبکه‌های کامپیوتری (شبکه‌سازی نرم‌افزار-محور، مجازی‌سازی وظایف شبکه)

ارزیابی پیشنهادی

منابع پیشنهادی

  1. J. Chao, and B. Liu. High Performance Switches and Routers. Wiley, 2007.
  2. I. Elhanany and M. Hamdi. High Performance Packet Switching Architectures. Springer, 2007.
  3. L. L. Peterson, C. Cascone, B. O'Connor, T. Vachuska, and B. Davie. Software-Defined Networks: A Systems Approach. Systems Approach LLC, 2021
  4. D. Reforgiato and F. Battaglia. NetFPGA Architecture and Hardware Description: An insight of the NetFPGA platform. LAP LAMBERT Academic Publishing, 2012.
  5. A. Khalid. High Speed NetFPGA Router: A step by step guide on developing a High speed router on NetFPGA board. LAP LAMBERT Academic Publishing, 2012.