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基于通用PC硬件体系结构的层次式交换网络实验平台搭建成功，验证了层次式交换网络的可行性，相关网络协议和体系结构的正确性，然而，基于通用PC的实验平台，不能提供很好的数据吞吐速率。为了全面实现层次网数据平面的功能并能够提供高速的数据处理能力，本文作者提出了基于模块化通信平台(MCP)和高级电信交换架构(ATCA)的层次式网络交换机的设计，其硬件平台包含多种板卡，其中网络处理板卡是系统的核心板卡，用于对数据包进行业务处理，网络处理器则是网络处理板卡的核心部件，本文作者采用了Intel IXP2800网络处理器进行层次式交换网络样机的开发和研制。在硬件平台设计确定之后，重点进行了基于网络处理器的层次网数据平面软件系统开发。
本论文的许多工作是在钱华林研究员和葛敬国博士的带领下，经过层次网体系结构项目组成员共同讨论的结果。论文的作者作为项目组成员参与基于网络处理器的层次式交换网络数据平面的研究、设计与实验过程。本论文基于层次网基本思想并结合Intel IXP2800网络处理器硬件特性，重点研究了基于网络处理器的层次网数据平面软件系统的设计与实现。主要研究内容包括四部分：
1)层次式网络交换机的硬件设计。通过对层次式交换网络节点域交换控制过程和网络处理器硬件的研究，提出了基于Intel IXP2800网络处理器的电信级层次式网络交换机。
2)基于网络处理器的层次式交换网络数据平面软件系统的总体设计方案和具体实现。从层次式交换网络项层体系结构开始，介绍了系统的高层设计、详细设计、具体功能模块化分、模块功能和系统资源分配等。
3)在基于网络处理器的层次式交换网络数据平面软件系统总体设计完成之后，论文介绍了数据平面数据包转发处理流程中的分类/ISL封装模块、隧道模块、逻辑端口计算模块，并分别对每个模块的设计与实现做了详细的描述。
4)原型实验部分介绍在软件系统编码完成之后，在Developer Workbench上进行仿真测试的过程和结果。讲述了原型试验中所用的层次式网络试验平台，并在该平台上针对基于IXP2400和IXP2800网络处理器的软件系统分别进行性能测试和对比，最终验证了基于网络处理器的层次式交换网络软件系统设计的正确性。