ИСТИНА

Сетевые процессоры - это специализированные устройства, ориентированные на использование в компьютерных сетях. Основной функцией таких устройств является обработка пакетов. Такие устройства являются основой телекоммуникационной структуры и являются ключевыми для российских магистральных операторов связи. В перспективных сетевых процессорах ключевой является возможность задавать функциональность программно, что позволит использовать процессор как для создания классических маршрутизаторов, так и для коммутаторов, используемых в сетях нового поколения – Программно-Конфигурируемых Сетях (Software Defined Networking, ПКС). Программируемость является основным элементом новизны. Достоинством такого подхода является то, что меняя программу по которой работают ячейки конвейра процессора меняется функционал процессора. Можно выделить два основных подхода к проектированию сетевых процессоров: * использование в качестве блоков конвейера большого числа простых RISC процессоров, не заточенных под конкретную подзадачу; * использование сложных процессоров, специализированных для каждой из подзадач. Каждый из подходов имеет свои достоинства и недостатки, и выбор конкретной стратегии проектирования сетевого процессора обычно делается, исходя из конкретного сценария использования. Однако при попытках расширения области использования сетевого процессора выбор становится менее очевидным. Поэтому в работе необходимо чётко выделить сценарии использования, предложить варианты архитектур, разработать их модели и провести экспериментальное исследование предлагаемых вариантов. Ожидаемые результаты: 1. Типовые сценарии обработки пакетов. 2. Несколько вариантов архитектуры сетевых процессоров. 3. Методика оценки архитектур сетевых процессоров. 4. Имитационная модель для апробирования и оценки характеристик разрабатываемых архитектур. Все ожидаемые результаты являются новыми и значимыми в области ПКС.

Network processing units are devices which main function is packet processing. Such devices are key for Russian backbone telecom operators. The main feature of perspective network processing units is the ability to set its functionality programmatically, that will allow using it for creating classical routers as well as switches used in next generation networks - Software Defined Networks (SDN). Programmability is the main element of novelty. The advantage of this approach is that by changing the program on which the processor's cells are working, the processor's functionality changes. There are two main approaches for designing the network processing unit: * using a large number of simple RISC processors, that are not designed for a specific subtask, as a block of the pipeline; * using complex processors, specialized for each subtask. Each approach has advantages and disadvantages, so the choice of a specific strategy for designing a network processing unit is usually based on a specific use case. However, when trying to expand the field of use of a network processing unit, the choice becomes less obvious. Therefore, it is necessary to clearly distinguish use cases, propose architectures, develop their simulation models, and conduct an experimental study of the proposed options. Expected results: 1. Typical packet processing scenarios. 2. Several proposed architectures of network processing units. 3. Methodology for evaluating the architectures of network processing units. 4. Simulation model for testing and evaluating the characteristics of the developed architectures. All expected results are novel and significant in the field of SDN.

Ожидаемые результаты: 1. Типовые сценарии обработки пакетов. 2. Несколько вариантов архитектуры сетевых процессоров. 3. Методика оценки архитектур сетевых процессоров. 4. Имитационная модель для апробирования и оценки характеристик разрабатываемых архитектур. Все ожидаемые результаты являются новыми и значимыми в области ПКС и позволят начать разработку отечественного сетевого процессора

В 2008-2018 гг. коллективом были получены следующие основные оригинальные результаты по тематике проекта: 1. Разработана модель функционирования распределенных многопроцессорных вычислительных систем (РМВС). Эта модель охватывает такие принципиальные особенности РМВС, как отсутствие централизованного управления, отсутствие единого времени в системе, наличие объектов разной природы (программы и аппаратура), существование различных форм параллелизма (одновременность и чередование). 2. На основе созданной модели разработаны методы для решения следующих задач: - описание модели РМВС и воспроизведение функционирования РМВС; - анализ количественных и качественных свойств поведения исследуемой РМВС; - спецификация и верификация логических свойств поведения РМВС; - оценка объема вычислительной работы программ с целью прогнозирования времени их выполнения на процессорах с различной архитектурой. 3. Разработана архитектура и выполнена опытная реализация инструментальной среды для исследования РМВС методом имитационного моделирования. 4. Был разработан метод масштабирования дискретно-событийных имитационных моделей, позволяющий преобразовать модель так, чтобы снизить время выполнения имитационного эксперимента для проверки свойств, описанных на более высоком уровне абстракции, чем сама модель и при проверке локализованных свойств. 5. Был разработан проект отечественного коммутатора для программно-конфинурируемых сетей. 6. Разработано программное обеспечение Openflow-коммутатора для сетевого процессора компании Mellanox. Все результаты являются новыми. Научным коллективом лаборатории за предыдущие годы также были выполнены работы в области программно-конфигурируемых сетей и OpenFlow коммутаторов. Накоплены знания по обработке пакетов и работе сети. Накопленные результаты предполагается использовать применительно к задаче моделирования и анализа перспективных архитектур отечественных сетевых процессоров.