NetMagic网络设备设计学习实践研究开发平台

简介计算机系的学生们在进行课程实验时，缺少实验平台对网络设备的转发原理进行剖析；研究所的教授们缺少真实环境下的实验数据，进行更精确的数据建模和算法验证。尽管我们自己同时具备学术研究和设备生产的经验，在教学的过程中我们也发现了这样一套平台的必要性，因此从2010年开始，我们开发并逐渐完善了NetMagic创新实验平台。这套平台的设计初衷是：有硬件也有软件，易于开发和部署，特别适合教学和学术研究。试用结果表明，这套平台很受欢迎，学生们在很短的时间内就掌握了路由器的设计原理并开发出了一些应用，也发表了一批高水平的论文。NetMagic摒弃了传统的硬件加CPU的结构，将控制功能外移到一台普通的微机上实现，为此专门设计了一套控制协议NMAC。NMAC的核心思想是利用以太网传递控制命令，不仅令硬件结构更加简洁，而且特别适合专业特长为硬件设计的研究人员。

NetMagic是什么为什么设计

NetMagicNetFPGA不是一个100%的开源平台，没有专业的开发团队基于主机驱动基于网络编程理想的平台应该是基于网络的，而不是基于主机。NetMagic有CPU吗NetMagicBox+外部主机，可以做任何事情NetMagicBox内无CPUNetMagicBox=FPGA+DDR2+PHYNMAC协议NetMagicBox外部主机我有点明白了NetMagic平台=NetMagicBOX+外部主机NetMagicBox是一个单纯的硬件设备NetMagicBox仍然需要CPU的控制，但可以和CPU物理分离，这一次很彻底，所有控制功能在外部主机上完成NMAC协议存在于NetMagicBox和外部主机之间还有一些疑惑：NMAC协议是什么NMAC

=NetMagicAccessControlprotocolNMAC协议是一个自定义的协议，基于以太网传输控制命令NMAC协议并不复杂，它最初产生于一帮做硬件的人手中，但很有希望成为标准NMAC协议基于LibNet和Libpcap开发，向上提供API还有一些疑惑：硬件复杂吗NetMagic

BOX硬件不复杂只有很少一部分硬件需要自己开发NetMagic

BOX的核心是一片FPGA，设计成功与否在于逻辑关系的理解，类似于C编程提供设计规范提供设计案例提供现场支持我能猜到下一张PPT是什么YouGetit:NetMagic体系结构现在我知道需要关注什么了用户模块UM硬件方面只需关心UM的功能设计，软件方面只需实现自己的控制程序用户无需关心端口报文收发用户无需关心存储接口实现用户无需理解控制报文格式UM报文转发流程NetMagic硬件基本知识通用的报文处理模式……输入报文报文处理状态机输出报文报文体FIFO报文计数FIFO0609050806260224

0000000000000001..FE120918CC0888D79C2B0000000000000609050806260224

0000000000000002..FE120918CC0888D79C2B000000000000最简单的处理行为：实现静态路由，改变报文的输出端口FIFO的使用data[63:0]wrrequsedw[7:0]clockaclrq[63:0]rdreq64bitsx256words输入报文输出报文为什么使用FIFO：存储转发，先查表，再决定转发行为。usedw：FIFO资源使用情况FIFO的波形写读0x010x020x030x010x02NetMagic中报文是连续来的，而且使用静态表项，因而处理更简单wrreqdatardreqqUM的FIFO报文体FIFO报文计数FIFOInput_outputFIFOUM输入接口①②③④⑤UM输出接口①②③④⑤⑥⑦协议验证从硬件层次体验协议格式NetMagic软件基本知识NMAC通信框架P1为管理配置/交换复用接口报文拆封装模块区分NMAC报文和普通报文命令解析模块解析NMAC协议P1UMCDPP2P8P3GEPHYRGMIIP4P7P6P5SerDesNMAC连接建立和释放三次握手建立连接两次握手释放连接NMACAPI函数nmac_init(ID)nmac_write_data(addr,num,data)nmac_read_data(addr,num)nmac_cleanup()NetMagicBOX自身无CPU处理能力，需借助外部主机CPU，通过以太网传递控制命令初始化写数据读数据关闭NMDebuger界面由NMAC的四个API函数创建，配置UM和CDP