معماری پردازنده‌های شبکه

Network Processor Architecture

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

هدف کلی

هدف درس "معماری پردازنده‌های شبکه" برای دانشجویان، ارائه دانش و مهارت‌های لازم برای طراحی، تحلیل و بهینه‌سازی پردازنده‌های مورد استفاده در شبکه‌های کامپیوتری است. این درس شامل مفاهیم پایه‌ای معماری پردازنده‌های شبکه، تکنیک‌های پردازش بسته‌ها، الگوریتم‌های مسیریابی و سوئیچینگ، و شتاب‌دهی سخت‌افزاری با استفاده از FPGA و ASIC است. همچنین، دانشجویان با اصول امنیت شبکه، مدیریت کیفیت خدمات (QoS)، پروتکل‌های شبکه و مجازی‌سازی آشنا می‌شوند. هدف دیگر این درس، آموزش ابزارها و تکنیک‌های برنامه‌نویسی برای پردازنده‌های شبکه و ارائه پروژه‌های عملی جهت کسب تجربه کاربردی در طراحی و بهینه‌سازی این پردازنده‌ها است. این درس دانشجویان را برای فعالیت در زمینه‌های مختلف شبکه‌های کامپیوتری و معماری پردازنده‌های شبکه آماده می‌کند.

سرفصل‌ها

  1. مقدمه‌، تاریخچه و تکامل پردازنده‌های شبکه، مفاهیم پایه‌ای و نیاز به پردازنده‌های شبکه
  2. مقایسه معماری‌های مختلف RISC و CISC در پردازنده‌های شبکه
  3. تحلیل و پردازش بسته‌های شبکه، الگوریتم‌ها و تکنیک‌های پردازش بسته‌ها
  4. الگوریتم‌های مسیریابی و سوئیچینگ، تکنیک‌های سوئیچینگ و پردازش در لایه دوم و سوم
  5. شتاب‌دهی سخت‌افزاری، استفاده از FPGA و ASIC در معماری‌های ویژه برای شتاب‌دهی عملیات شبکه‌ای
  6. پیاده‌سازی پروتکل‌های امنیتی در پردازنده‌های شبکه، تشخیص و جلوگیری از حملات شبکه‌ای
  7. مدیریت پهنای باند و تأمین کیفیت خدمات، الگوریتم‌های مدیریت صف و ترافیک
  8. پیاده‌سازی پروتکل‌های شبکه‌ای مختلف بر روی پردازنده‌های شبکه
  9. پردازش پروتکل‌های TCP/IP، UDP و پروتکل‌های لایه‌های بالاتر
  10. مفاهیم مجازی‌سازی و پردازش ابری در پردازنده‌های شبکه، نقش پردازنده‌های شبکه در مراکز داده
  11. ابزارها و زبان‌های برنامه‌نویسی برای پردازنده‌های شبکه، بهینه‌سازی کد برای پردازنده‌های شبکه
  12. بررسی مطالعات موردی واقعی و پروژه‌های عملی از پیاده‌سازی و بهینه‌سازی پردازنده‌های شبکه

ارزیابی پیشنهادی

  • تمرین‌ها و پروژه: ۳۰ درصد نمره
  • آزمون‌های میان‌ترم و پایانی: ۵۰ درصد نمره
  • پروژه پژوهشی: ۲۰ درصد نمره

منابع پیشنهادی

  1. D. E. Comer. Network Systems Design Using Network processors. prentice Hall, 2005.
  2. R. Giladi. Network processors: architecture, programming, and implementation. Morgan Kaufmann Publishers, 2008
  3. P. C. Lekkas. Network Processors: Architectures, Protocols and Platforms. McGraw-Hill. 2003.
  4. G. Varghese. Network Algorithmics,: An Interdisciplinary Approach to Designing Fast Networked Devices. Morgan Kaufmann, 2005 .
  5. J. F. Kurose and K. W. Ross. Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the Interact 3rd Edition, Addison Wesley, 2005.
  6. A. Leon-Garcia and L. Widjajg. Communication Networks: Fundamental Concepts and Key Architectures. 2nd Edition, McGraw-Hill, 2004.