Artigo sobre redes

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Processador de Rede com Suporte a
Multi-protocolo e Topologias Dinâmicas
Henrique Cota de Freitas1, Carlos Augusto P. S. Martins2
1

Datapuc – Processamento de Dados
Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
Av. Francisco Sales 540, Floresta, Belo Horizonte
{cota@pucminas.br}
2
Laboratório de Sistemas Digitais e Computacionais (LSDC)
Instituto de Informática
PontifíciaUniversidade Católica de Minas Gerais
Av. Dom José Gaspar, 500, Coração Eucarístico, Belo Horizonte
{capsm@pucminas.br}
Resumo
Este artigo descreve um processador de rede com
microarquitetura dedicada e conjunto de instruções
otimizadas para aplicação em redes de computadores (SAN,
LAN, WAN). O grande uso de roteadores e outros gateways,
que são responsáveis pelo tráfego e gargalos nas redes, têmcontribuído para a melhoria dos processadores. Esta pesquisa
mostra um novo conceito de processador que suporta multiprotocolo e topologias dinâmicas usando microarquitetura de
aplicação específica e conjunto de instruções otimizadas.
Algumas características e resultados são comparados com
processadores de propósito geral e processadores de rede
comerciais.
Palavras-chave Processador deRede; Multi-protocolo;
Topologias Dinâmicas, Arquitetura Reconfigurável.
Abstract
This paper presents a network processor with dedicated
micro-architecture and instruction set optimized to be used in
computer networks (SAN, LAN, WAN). The large use of
routers and other gateways, that are responsible for traffic
and bottleneck in networks, has contributed to better
processors. This researchshows a new concept of processor
that supports multi-protocol and dynamic topology using
optimized and application specific micro-architecture and
instruction set. Some characteristics and results are compared
with commercial general-purpose and network processors.
Keywords Network Processor; Multi-protocol; Dynamic
Topology, Reconfigurable Architecture.

I. INTRODUÇÃO
A internet tem semostrado cada vez mais importante,
no cotidiano das pessoas, instituições de ensino e empresas.
Sua grande utilização acarreta um aumento muito grande no
congestionamento dos links de transmissão. Os principais
responsáveis são os gateways, mais especificamente os
roteadores. Os roteadores confinam o tráfego entre redes,
filtram os pacotes e por isso devem ter um desempenho
rápido e eficazpara evitar gargalos. A grande questão é
aumentar a capacidade de processar os pacotes, para que o

desempenho não comprometa o tráfego, ocasionando
congestionamentos e excessiva utilização da largura de
banda das linhas de comunicação.
A Lucent Technologies publicou alguns artigos [LUC
99] relacionados com os processadores de rede, e um dos
artigos trata da evolução desses processadores.Até meados
da década de noventa, os roteadores eram baseados em
processadores de propósito geral e sua arquitetura era
parecida com a dos computadores pessoais. Sua principal
vantagem era a possibilidade de solucionar os problemas
através dos softwares, se adequando às necessidades de
roteamento. Com a evolução dos protocolos [CAM 00]
[COM 95] e aumento das tarefas que um roteador tem querealizar, ficou impraticável utilizar softwares para
solucionar os problemas. Os códigos se tornaram maiores,
comprometendo
o
desempenho
dos
roteadores.
Desenvolveu-se então, os processadores de rede [INT 00]
[LUC 99] [MOT 99]. Dedicados para trabalhar na camada
de redes, estes processadores são mais rápidos, utilizam
menos código e sua arquitetura está preparada para se
adaptar àstopologias das redes de comunicação.
Nosso principal objetivo é desenvolver um processador
de rede [FRE 00], capaz de se comportar de forma eficiente
em um ambiente de rede heterogêneo. Suas características
principais são: i) suporte a multi-protocolo, ii) suporte a
topologias
dinâmicas,
iii)
Portas
de
entradas
reconfiguráveis, iv) matriz de comutação interna (crossbar)
e v) conjunto de...
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