2025多模态网络终端网卡技术要求

××/TPAGE1××/TPAGE多模态网络终端网卡技术要求多模态网络终端网卡技术要求PAGE6YD/TPAGE4目次13862前言 II286421范围 1212572规范性引用文件 1307663术语和定义 1240303.1多模态网络终端网卡networkinterfacecardsforpolymorphicnetworkterminals 1109193.2接收侧扩展ReceiveSideScaling 149184缩略语 2213715概述 2124846多模态终端网卡基础技术要求 2232446.1网络接口 26336.2主机接口 361026.3驱动及附属软件 3311056.4安全性 3231486.5供电要求 393026.6散热要求 3177396.7工作环境要求 3225937多模态终端网卡功能要求 3102577.1模态并发运行 381887.2模态按需构建 4158327.3模态资源隔离 4246658多模态终端网卡性能要求 476268.1并发运行模态数量 4274088.2模态动态加载时间 4217948.3模态资源隔离度 4146368.4性能扩展要求 478059多模态终端网卡管理接口要求 6452410多模态终端网卡应用编程接口要求 72151附录A（资料性）多模态网卡、普通网卡及智能网卡的区别与联系 817999附录B（资料性）表1TYPE字段取值与网络模态的映射关系 911647附录C（资料性）性能指标计算依据和参考阈值 1016296附录D（资料性）多模态网卡接口函数详细说明 11多模态网络终端网卡技术要求范围标准规定了多模态终端网卡的技术要求，从基础协议、功能、性能、管理接口、编程接口等方面，对多模态终端网卡提出具体技术要求。标准适用于指导终端设备制造商研制、生产符合通用规范的多模态终端网卡，以及指导测试方测试、评估多模态终端网卡的技术指标。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。IEEEStandardforEthernet(IEEEStd802.3-2022)PCI-SIGPCIExpressSpecificationNIST.SP.800-193PlatformFirmwareResiliencyGuidelinesIEEE1003.1,2013Edition-StandardforInformationTechnology—PortableOperatingSystemInterface(POSIX(TM))BaseSpecifications术语和定义YD/TXXXX-XXXX《多模态网络术语》确立的以及下列术语和定义适用于本文件。多模态网络终端网卡networkinterfacecardsforpolymorphicnetworkterminals提供多模态网络连接的终端网卡，向终端应用提供多模态网络服务，支持多个网络模态按需构建、并发运行及资源隔离。接收侧扩展ReceiveSideScaling一种提升网络终端性能的方式。网卡按照特定的方式，将所接收到的报文划分为若干数据流，并根据负载分担的原则，将数据流相对均匀的分配到不同的CPU核心进行处理，从而充分利用多核处理器的能力，提升终端网络的性能。缩略语下列缩略语适用于本文件。APIApplicationProgrammingInterface应用编程接口GeoNetGeographicalAddressingandForwardingNetworks基于地理位置的寻找与转发网络（位置标识网络）MFMobilityFirst移动优先NDNNamedDataNetworks命名数据网络POSIXPortableOperatingSystemInterfaceofUNIX可移植操作系统接口RSSReceiveSideScaling接收侧扩展概述多模态网络基于全维可定义的开放式平台底座，支持IP网络、内容标识网络、算力标识网络等异构网络模态的按需构建、并发运行，相比单一的IP网络，多模态网络能够更好的满足多样化业务的差异化需求，且具备开放的发展演进能力，天然支持网络新技术的快速落地应用。多模态终端网卡将多模态网络能力延伸到网络边缘，为开展端到端的多模态网络应用演示和技术验证提供支撑。为确保各类网络终端能够顺利接入多模态网络，并充分利用多模态网络服务能力，必须对多模态终端网卡的技术能力进行规范。本标准涉及多模态终端网卡的技术能力要求，重点是规范终端网卡的多模态支持能力，例如支撑多个网络模态并发运行、按需构建、相互隔离，等。本标准可为多模态网卡的设计制造、测试认证、部署应用提供标准依据，有力促进多模态网络技术生态健康有序发展。多模态网卡与普通网卡、智能网卡的区别与联系见附录A。多模态终端网卡基础技术要求网络接口所有网络接口均支持IEEE802.3以太网规范，具体包括：网卡物理层符合IEEE802.3以太网规范(IEEEStd802.3-2022)要求；网卡数据链路层符合IEEE802.3以太网规范(IEEEStd802.3-2022)要求；根据IEEE802.3以太网数据帧的TYPE字段区分不同模态，不同网络模态的推荐取值见附录B。主机接口多模态终端网卡的主机接口应符合PCI-SIGPCIExpress规范。驱动及附属软件多模态终端网卡驱动及附属软件要求包括：提供主流Linux操作系统驱动软件；提供必要的附属软件，包括但不限于应用编程接口软件库、模态管理软件工具、特殊模态的主机协议栈等；支持驱动及附属软件的远程升级。安全性多模态终端网卡固件可升级，可对固件合法性进行验证，具体要求包括：符合NIST.SP.800-193平台固件韧性指南的要求；支持上电启动时的固件完整性验证。供电要求多模态网卡应采用PCIE插槽供电，当网卡所需供电功率大于主板PCIE插槽供电功率时，可采用PCIE插槽供电加外接电源的方式供电。散热要求多模态网卡应具备散热功能，以符合工作环境温度要求。多模态网卡应该具备被动散热能力；多模态网卡根据需要，可具备主动散热能力，当采用主动散热时，主动散热部件可由网卡统一供电，也可通过外接电源的方式供电。工作环境要求多模态网卡应该支持在以下温度、湿度环境下正常工作或存放：支持的工作环境温度范围：0°C到55°C；支持的存放环境温度范围：-40°C到65°C；支持的工作环境湿度范围：10%到80%；支持的存放环境湿度范围：5%到90%。多模态终端网卡功能要求模态并发运行多模态终端网卡应支持多个网络模态的并发运行，具体要求包括：支持多个模态协议栈的并发运行，同时向应用提供网络服务；各模态协议栈彼此解耦，互相独立，加载或者卸载特定模态的协议栈，不应影响其他模态的正常运行。模态按需构建多模态终端网卡应支持网络模态的按需构建，具体要求包括：提供模态管理接口，支持网络管理员手工动态加载、卸载特定的网络模态；提供应用编程接口，支持应用按需加载模态，终端应用可通过多模态终端网卡应用编程接口，指定其所需的模态类型，以及模态带宽、时延等精细化的服务需求。模态资源隔离多模态终端网卡各模态间资源应独立分配并彼此隔离：多模态网卡应支持资源动态调度管理机制，可根据用户或应用的需求进行资源按需分配；支持网卡资源，包括可编程报文处理流水线、计算加速器以及网卡输入和输出端口带宽等在多个网络模态间的按需分配和隔离；支持通过硬件调度器对模态带宽进行硬隔离；支持主机资源，包括接收和发送队列、CPU核心、主机内存等在多个网络模态间的按需分配和隔离；支持在运行过程中对部分或者全部模态资源进行动态调整。当调整部分模态的资源时，不影响其他模态的正常运行。多模态终端网卡性能要求并发运行模态数量多模态终端网卡支持的并发运行模态数量应大于等于2个。模态动态加载时间模态动态加载时间应在秒级，推荐值小于等于3秒；模态动态卸载时间应在秒级，推荐值小于等于3秒。注：采用上述推荐值的计算依据参见附录C。模态资源隔离度模态带宽隔离的平均误差小于等于5%。性能扩展要求多模态终端网卡支持所有网络模态的接收侧扩展（Receive-SideScaling,RSS）功能，具体要求包括：各模态应独立支持RSS功能；支持单独开启、关闭特定模态的RSS功能；各模态哈希函数实现细节不做具体要求，但其实现应该保证根据哈希计算参数计算得到的哈希值的离散性；各模态应支持用户定义RSS规则；各模态应具备默认的RSS规则，根据默认的哈希计算参数计算哈希值匹配接收队列，具体是：IP模态：表1IP模态RSS默认哈希计算参数数据包类型哈希计算参数IPv4UDP源IP、目的IP、源端口、目的端口IPv4TCP源IP、目的IP、源端口、目的端口IPv4SCTP源IP、目的IP、源端口、目的端口、验证标签IPv4其他类型源IP、目的IPIPv6UDP源IP、目的IP、源端口、目的端口IPv6TCP源IP、目的IP、源端口、目的端口IPv6SCTP源IP、目的IP、源端口、目的端口、验证标签IPv6其他类型源IP、目的IPNDN模态：表2NDN模态RSS默认哈希计算参数数据包类型哈希计算参数兴趣报文name字段中所有TLV的value数据报文name字段中所有TLV的value分片报文序列号(NdnlpSequence)GEO模态：表3GEO模态RSS默认哈希计算参数数据包类型哈希计算参数详细地理位置向量路由器地址(GN_ADDR)、维度、经度精简地理位置向量维度、经度MF模态：表4MF模态RSS默认哈希计算参数数据包类型哈希计算参数SEGMENT_DATA源身份标识、目的身份标识、源网络地址标识、目的网络地址标识CSYN源身份标识、目的身份标识、源网络地址标识、目的网络地址标识CSYN_ACK源身份标识、目的身份标识、源网络地址标识、目的网络地址标识LINK_PROBE源身份标识、目的身份标识LINK_PROBE_ACK源身份标识、目的身份标识ASSOC接入路由器身份标识、接入主机身份标识DEASSOC注销节点路由器身份标识、注销主机身份标识多模态终端网卡管理接口要求多模态终端网卡应在驱动层面支持Linux操作系统的通用网卡设备管理接口，支持ethtool对网卡通用功能的管理。多模态终端网卡应提供多模态扩展管理接口，根据应用需求，动态创建、删除网络模态，动态调整各网络模态占据的带宽和加速器资源，实现资源优化分配。多模态网卡应该提供Linux系统驱动，支持Linux操作系统设备控制接口函数ioctl()。多模态终端网卡应实现模态查询接口mmn_getdevopt()，用于获取多模态网卡设备参数。该接口为多模态拓展接口，根据需要，可持续迭代扩展支持的参数名称及相应参数。函数定义及详细说明见附录D。多模态终端网卡应实现模态创建与删除接口mmn_setdevopt()，用于设置多模态网卡设备参数。该接口为多模态拓展接口，根据需要，可持续迭代扩展支持的参数名称及相应参数。函数定义及详细说明见附录D。多模态终端网卡应实现模态资源调整接口mmn_setmodalres()，用于设置多模态网卡设备参数。该接口为多模态拓展接口，根据需要，可持续迭代扩展支持的参数名称及相应参数。函数定义及详细说明见附录D。多模态终端网卡应用编程接口要求应用通过应用编程接口获取所需的多模态网络服务。应用编程接口应完全兼容POSIXsocketAPI，并在此基础上提供扩展，允许应用通过接口描述其精细化的服务需求。应用编程接口应完整兼容POSIXsocketAPI，确保已有的基于POSIXsocket接口的网络应用无需修改，即可在多模态网络上正常运行；由多模态网络应用编程接口负责和各网络模态协议栈进行通信；各模态协议栈应采用插件的方式实现，新增网络模态只需增加对应网络模态插件；多模态网络应用编程接口应扩展实现socket()函数，用于创建一个多模态网络socket，返回所创建socket的文件描述符，供后续操作使用。具体扩展定义见附录D。多模态网络应用编程接口应扩展实现setsockopt()函数，用于给对应的socket文件描述符在不同的协议层设置选项参数。具体扩展定义见附录D。多模态网络应用编程接口应扩展实现getsockopt()函数，用于获取对应的socket文件描述符在不同的协议层设置选项参数。具体扩展定义见附录D。其他函数应该与POSIXsocketAPI功能保持一致，符合IEEE1003.1规范要求。

附录A

（资料性）

多模态网卡、普通网卡及智能网卡的区别与联系网络终端通过网卡连接到网络。传统的网卡主要完成固定的协议处理功能。当前，随着摩尔定律的终结以及网络链路速率的飞速提升，网卡智能化成为发展潮流。智能网卡具备可编程能力，支持灵活的、用户自定义的网络协议处理以及主机计算任务的卸载和加速。多模态终端网卡也具备可编程能力，但更为重要的是，多模态终端网卡支持多个网络模态的按需构建、并发运行、资源隔离。从网络能力的角度而言，普通网卡弱于智能网卡，而智能网卡弱于多模态网卡，如图A.1所示。普通网卡普通网卡智能网卡多模态网卡图A.1普通网卡、智能网卡及多模态网卡的能力关系

附录B

（资料性）

表1TYPE字段取值与网络模态的映射关系TYPE/LENGTH模态类型0x0800IPv40x86DDIPv60x88A4EtherCAT0x88ABEthernetPowerlink0x8906FibreChanneloverEthernet(FCoE)0x8915RDMAoverConvergedEthernet(RoCE)0x8624NDN0x8947GeoNet0x27C0MF注：部分数据来自/wiki/EtherType

附录C

（资料性）

性能指标计算依据和参考阈值对于多模态终端网卡模态加载和卸载时间要求如下：模态动态加载时间应在秒级，推荐值小于等于3秒；模态动态卸载时间应在秒级，推荐值小于等于3秒。提出上述要求的主要原因是考虑到模态的加载、卸载通常发生在应用程序的启动和退出阶段，此环节用户能够容忍的时延一般在秒级，建议小于3秒，否则将影响用户体验。从实现可行性的角度分析，在进行模态加载、卸载操作时，在主机操作系统层面，涉及用户态/内核态切换开销、系统调用开销、中断开销、进程上下文切换开销，通过实际测试，其综合开销大约为100微秒；在网卡层面，涉及二进制文件加载/卸载、资源动态分配。以FPGA网卡为例，若通过局部重配置对网卡功能进行修改，典型时间在秒级。因此，综合开销大约在秒级。

附录D

（资料性）

多模态网卡接口函数详细说明表SEQ表\*ARABIC\s11mmn_getdevopt函数函数intmmn_getdevopt(constchar*itf,intoptname,void*optval,size_t*optlen)功能获取多模态网卡设备参数。该接口为多模态拓展接口，根据需要，可持续迭代扩展支持的参数名称及相应参数。参数◆itf指定网卡设备名。◆optname参数名称。DO_SUPPORT_MODE:当前网卡支持的模态，该参数仅支持查询操作。DO_RUNNING_MODE:当前网卡运行的模态，该参数支持查询/设置操作。查询时，返回当前网卡运行的模态列表；设置时，指定当前网卡可运行的模态列表，指定的模态必须为网卡所支持的模态。◆optval参数指针。调用方传入的与optname相对应的数据结构指针。opt_sm_list:设备支持模态列表，对应名称为DO_SUPPORT_MODE；opt_rm_list:设备运行模态列表，对应名称为DO_RUNNING_MODE。◆optlen获取的参数字节长度。返回值若成功，则返回0；否则返回-1，并指定相关错误码。表SEQ表\*ARABIC\s12mmn_setdevopt函数函数intmmn_setdevopt(constchar*itf,intoptname,void*optval,size_toptlen)功能设置多模态网卡设备参数。该接口为多模态拓展接口，根据需要，可持续迭代扩展支持的参数名称及相应参数。参数◆itf指定网卡设备名。◆optname参数名称。DO_RUNNING_MODE:当前网卡运行的模态，该参数支持查询/设置操作。查询时，返回当前运行的模态列表；设置时，指定当前网卡可运行的模态列表，指定的模态必须为网卡所支持的模态。◆optval参数指针。调用方传入的与optname相对应的数据结构指针。opt_rm_list:设备运行模态列表，对应名称为DO_RUNNING_MODE。◆optlen传入的参数字节长度。返回值若成功，则返回0；否则返回-1，并指定相关错误码。表SEQ表\*ARABIC\s13mmn_setmodalres函数函数intmmn_setmodalres(constchar*itf,intdomain,constvoid*optval,size_toptlen)功能设置多模态网卡设备参数。该接口为多模态拓展接口，根据需要，可持续迭代扩展支持的参数名称及相应参数。参数◆itf指定网卡设备名。◆domain该参数指定所需更改的网络模态，所支持的网络模态列举如下：AF_INET:IPv4网络模态；AF_INET6:IPv6网络模态；AF_UNIX:UNIXdomainsockets，主要用于UNIX系统的进程间通信；AF_PACKET:原始套接字，适用于Linux系统；AF_XDP:用于高性能包处理的地址族，适用于Linux系统；AF_NETLINK:用于用户态和内核态通信的地址族，适用于Linux系统；AF_NDN:内容标识网络模态；AF_GEO:地理位置标识网络模态；AF_MF:身份标识网络模态。◆optval参数指针。传入模态资源的配置方案，如RMT表项空间数量，带宽配置等。◆optlen传入的参数字节长度。返回值若成功，则返回0；否则返回-1，并指定相关错误码。表SEQ表\*ARABIC\s14socket函数函数intsocket(intdomain,inttype,intprotocol)功能创建一个多模态网络socket，返回所创建socket的文件描述符，供后续操作使用参数◆domain该参数指定所创建的所属的网络模态，所支持的网络模态列举如下：AF_INET:IPv4网络模态；AF_INET6:IPv6网络模态；AF_UNIX:UNIXdomainsockets，主要用于UNIX系统的进程间通信；AF_PACKET:原始套接字，适用于Linux系统；AF_XDP:用于高性能包处理的地址族，适用于Linux系统；AF_NETLINK:用于用户态和内核态通信的地址族，适用于Linux系统；AF_NDN:内容标识网络模态；AF_GEO:地理位置标识网络模态；AF_MF:身份标识网络模态。◆type指定所创建的网络接口服务模式类型，接口类型定义了后续通信的模式，所支持的类型列举如下：SOCK_STREAM：面向连接的类型，提供保序、可靠的双向字节流传输服务，可能会包含一些带外的控制报文；SOCK_SEQPACKET：面向连接的类型，提供保序、可靠的双向报文传输服务；SOCK_DGRAM：面向数据报的无连接类型，提供不可靠的报文传输服务；SOCK_RAW:和SOCK_DGRAM类似，区别在于SOCK_DGRAM无需应用构造二层数据帧头，而SOCK_RAW则需要。◆protocol指定所创建的网络接口采用的网络协议。如果该参数非零，则其代表当前domain所指定的网络模态所支持的一种网络协议；如果该参数为零，则表示采用当前网络模态的缺省网络协议。返回值若成功，则返回新创建接口的文件描述符；否则返回-1，并指定相关错误码。表SEQ表\*ARABIC\s15setsockopt函数函数intsetsockopt(intsocket,intlevel,intoptname,constvoid*optval,socklen_toptlen)功能给对应的socket文件描述符在不同的协议层设置选项参数。参数◆socket指定网络接口文件描述符。◆level指定参数协议层。SOL_SOCKET:通用参数；SOL_IP:IP层参数；SOL_IPV6：IPv6层参数；SOL_TC