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
- مقدمه، تاریخچه و تکامل پردازنده‌های شبکه، مفاهیم پایه‌ای و نیاز به پردازنده‌های شبکه
- مقایسه معماری‌های مختلف RISC و CISC در پردازنده‌های شبکه
- تحلیل و پردازش بسته‌های شبکه، الگوریتم‌ها و تکنیک‌های پردازش بسته‌ها
- الگوریتم‌های مسیریابی و سوئیچینگ، تکنیک‌های سوئیچینگ و پردازش در لایه دوم و سوم
- شتاب‌دهی سخت‌افزاری، استفاده از FPGA و ASIC در معماری‌های ویژه برای شتاب‌دهی عملیات شبکه‌ای
- پیاده‌سازی پروتکل‌های امنیتی در پردازنده‌های شبکه، تشخیص و جلوگیری از حملات شبکه‌ای
- مدیریت پهنای باند و تأمین کیفیت خدمات، الگوریتم‌های مدیریت صف و ترافیک
- پیاده‌سازی پروتکل‌های شبکه‌ای مختلف بر روی پردازنده‌های شبکه
- پردازش پروتکل‌های TCP/IP، UDP و پروتکل‌های لایه‌های بالاتر
- مفاهیم مجازی‌سازی و پردازش ابری در پردازنده‌های شبکه، نقش پردازنده‌های شبکه در مراکز داده
- ابزارها و زبان‌های برنامه‌نویسی برای پردازنده‌های شبکه، بهینه‌سازی کد برای پردازنده‌های شبکه
- 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
- D. E. Comer. Network Systems Design Using Network processors. prentice Hall, 2005.
- R. Giladi. Network processors: architecture, programming, and implementation. Morgan Kaufmann Publishers, 2008
- P. C. Lekkas. Network Processors: Architectures, Protocols and Platforms. McGraw-Hill. 2003.
- G. Varghese. Network Algorithmics,: An Interdisciplinary Approach to Designing Fast Networked Devices. Morgan Kaufmann, 2005 .
- J. F. Kurose and K. W. Ross. Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the Interact 3rd Edition, Addison Wesley, 2005.
- A. Leon-Garcia and L. Widjajg. Communication Networks: Fundamental Concepts and Key Architectures. 2nd Edition, McGraw-Hill, 2004.