中小企业基金项目可行性研究报告(纸质机及电子版)hwde

20133年中小小企业发发展专项项资金项项目可重构网网络设备备系统产产业化项项目可行性研研究报告告项目名称称：可重重构网络络设备系系统产业业化申报单位位：北京京XXXXX网络络技术有有限公司司地 址：联 系 人：联系电话话：传 真：联系方式式：申报日期期：20013年年3月目录1项目的的意义和和必要性性11.1国国内外现现状和技技术发展展趋势331.2市市场分析析51.3对对产业链链的带动动作用分分析72项目的的技术基基础92.1成成果来源源及知识识产权情情况92.2项项目技术术可行性性和成熟熟性分析析102.3对对行业技技术进步步的重要要意义和和作用1133项目建建设方案案134项目技技术方案案164.1技技术路线线164.2技技术特点点174.3主主要技术术指标1185原材料料供应及及外部配配套条件件落实情情况；1195.1原原材料供供应1995.2外外部配套套条件1196环境污污染防治治；2007建设工工期和进进度安排排218项目管管理、劳劳动定员员及人员员培训2229项目承承担单位位性质及及概况2239.1项项目承担担单位基基本情况况239.2企企业财务务状况2249.3项项目团队队情况22510项目目投资估估算及资资金使用用计划22610.11项目投投资估算算2610.22资金筹筹措26610.33资金使使用计划划2610.44国拔经经费使用用计划表表2711项目目经济效效益分析析2811.11财务评评价的计计算及说说明28811.22经济效效益分析析3011.33项目投投资评价价3012项目目社会效效益分析析3213项目目风险分分析与控控制33313.11市场风风险33313.22管理风风险33313.33技术风风险333521 项目的意意义和必必要性现代化网网络设备备是由硬硬件和嵌嵌入式网网路操作作系统及及软件组组成的复复杂实体体，因此此仅凭设设计高效效的硬件件平台并并不能提提供经济济高效、持持久运行行的产品品，控制制平面在在开发特特性及确确保设备备可用性性方面发发挥着至至关重要要的作用用。CPPU主板板及转发发平面的的速度提提升较快快，而软软件的结结构变化化通常却却难以察察觉。网网络操作作系统迁迁移到将将带来众众多挑战战，包括括特性集集不兼容容、运行行体验不不一致，以以及软件件质量不不一致等等。这些些潜在挑挑战使供供应商迫迫切需要要构建一一款强大大的控制制平面，以以支持现现在和将将来市场场上的硬硬件产品品及其特特性。开开发灵活活、使用用持久、高高质量的的网络OOS才能能够在将将来通过过平滑演演进来满满足新需需求，支支持扩展展和缩减减，部署署在多个个平台上上，支持持集成丰丰富的新新特性和和新功能能。现代代化的网网络操作作系统是是满足PPOSIIX要求求的软件件平台中中最高级级的专业业化分支支，第一一代OSS：单片片式架构构，通常常情况下下，面向向路由器器和交换换机的第第一代网网络操作作系统都都是运行行在内存存空间的的专用映映像，提提供多个个进程来来支持协协议、数数据包处处理和管管理工作作。第一一代网络络操作系系统，降降低在嵌嵌入式硬硬件上运运行全规规模商用用操作系系统的风风险，主主要目标标是减少少空间占占用，加加快运行行速度。一一个失控控进程能能够耗尽尽整个处处理器资资源或导导致整个个系统故故障停机机。第二二代OSS：模块块化操作作系统，嵌嵌入式平平台运行行全规模模商用操操作系统统，对控控制平面面和转发发平面实实施分割割，注意意力完全全集中在在控制平平面功能能上，能能够全面面利用多多任务处处理、多多线程、内内存管理理和内容容操作的的能力，从从而大幅幅度减少少了系统统级故障障。第三三代OSS：可扩扩展性和和可重构构系统，要要求网络络操作系系统足够够灵活，与与层出不不穷的应应用接客客，以便便能够快快速部署署在网络络设备中中，覆盖盖绝大部部分的端端到端数数据包传传输路径径；系统统还必须须支持持持续运行行，以便便模块代代码或系系统升级级期间出出现的软软件问题题不会影影响正常常运行。随着网络络业务和和网络应应用的不不断丰富富，网络络设备应应用多业业务的需需求越来来越强烈烈，传统统网络设设备系统统难以满满足要求求，可重重构网络络设备应应运而生生，它能能最大程程度降低低营运的的CAPPEX，有有效保护护现有网网络投资资。可重重构网络络设备平平台分为为软件平平台和硬硬件平台台两部分分，作为为网络基基础设备备对未来来互联网网的发展展和应用用都具有有极其重重要的意意义。人人们在追追求网络络设备性性能的快快速提高高和带宽宽容量的的扩展；同时更更多地关关注网络络设备在在“功能”方面的的灵活扩扩展问题题，实现现多业务务融合的的迫切需需要。传传统的网网络设备备在体系系结构上上都是封封闭，用用户只有有按照厂厂家提供供的软件件对设备备进行设设置，其其可编程程特性和和按用户户需求配配置的可可重构特特性均非非常有限限。实现现面向新新一代网网络高度度灵活需需求的网网络基础础设备为为实现开开放性、可可编程性性和支持持多服务务的高度度可重构构性。“开放”指对网网络基础础设备底底层构件件资源充充分地向向用户开开放，同同时通过过各个模模块构件件及相互互接口的的定义和和通信协协议统一一或标准准化；“可编程程”是指支支持对底底层资源源的编程程控制，从从操作层层面支持持按业务务需求重重组路由由器中的的模块构构件或者者改变其其属性；“可重构构”指在相相同的基基本平台台上对网网络设备备中的各各种底层层资源进进行重构构组合，实实现对网网络设备备服务功功能的灵灵活重组组，产生生支持不不同业务务功能或或相同业业务的不不同指标标需要的的网络节节点设备备或相应应功能、支支持多业业务融合合服务。 可重构是是在软件件的控制制下，利利用可重重用资源源，重构构或重组组成另一一个计算算平台，以以适应不不同的应应用需求求。具有有可重构构特征的的计算系系统称为为可重构构计算系系统。重重构与重重组是可可重构计计算系统统改变其其功能的的2种方方式，重重构是指指新计算算系统的的功能部部件，在在旧的计计算系统统中不存存在，利利用旧计计算系统统的可重重用资源源重新构构造生成成重组组是指新新计算系系统的功功能部件件，在旧旧的计算算系统中中存在，通通过重新新组合形形成新的的计算结结构可可重构的的基础是是可重用用资源。FFPGAA和多核核架构的的出现使使得重构构方式成成为可能能，其重重用资源源是基本本门和线线，通过过配置文文件，定定义每个个门的性性质和线线的连接接，改变变硬件的的功能可重构构的目的的是为解解决硬件件结构与与应用不不匹配按解决决问题的的层次不不同，可可将可重重构分为为4类：(1)门级可可重构，从从基本门门级人手手重构计计算系统统；(22)部件件级可重重构，早早期的重重构从功功能部件件人手，通通过对功功能部件件的重新新组台来来适应不不同的计计算需求求；(33)指令令级可重重构，在在标准处处理器单单元的基基础上增增加专用用的计算算设备，为为通用计计算提供供特殊的的计算支支持，以以实现大大计算量量指令和和子程序序的执行行。这种种提高通通用计算算机性能能的重构构方法称称为指令令级可重重构；(4)芯芯片级可可重构：在多处处理器互互连的基基础上，使使处理器器位数可可变、处处理器个个数可变变或处理理器问互互连可变变的计算算机结构构，称为为芯片级级可重构构。嵌入式操操作系统统在面向向控制、通通信等领领域采用用实时操操作系统统，指能能在确定定的时间间内执行行其功能能并对外外部的异异步事件件做出响响应的计计算机系系统，其其操作的的正确性性不仅依依赖于逻逻辑设计计的正确确程度，而而且与这这些操作作进行的的时间有有关。实实时系统统对逻辑辑和时序序的要求求非常严严格，如如果逻辑辑和时序序出现偏偏差将会会引起严严重后果果。实时时多任务务操作系系统是指指具有实实时性、能能支持实实时控制制系统工工作的操操作系统统，首要要任务是是调度一一切可利利用的资资源完成成实时控控制任务务，其次次才着眼眼于提高高计算机机系统的的使用效效率，重重要特点点是要满满足对时时间的限限制和要要求。实实时操作作系统具具有如下下功能：任务管管理（多多任务和和基于优优先级的的任务调调度）、任任务间同同步和通通信（信信号量和和邮箱等等）、存存储器优优化管理理（含rrom的的管理）、实实时时钟钟服务、中中断管理理服务。实实时操作作系统具具有如下下特点：规模小小，中断断被屏蔽蔽的时间间很短，中中断处理理时间短短，任务务切换很很快。通通过对现现有嵌入入式操作作系统进进行分析析，提供供强大的的功能,但针对对嵌入式式系统的的特征与与特性而而言，共共同的缺缺点是缺缺乏应用用的高效效性，对对应用程程序开发发支持相相对较弱弱，迫切切需要面面向应用用的、专专用特制制的新一一代嵌入入式操作作系统。 XX网络络操作系系统经历历前两代代发展，已已经完成成模块化化、控制制管理与与数据相相分离的的阶段，目目前已全全面覆盖盖网关设设备、防防火墙、VVPN、内内容加速速、出口口引擎等等设备。220088年公司司与清华华大学对对可重构构系统进进行前期期预研，在在组件化化的基础础上实现现构件化化，结合合目前网网络设备备大规模模采用多多核架构构，并在在安全加加密方面面使用FFPGAA作为辅辅助加速速，通过过建立原原型系统统进行验验证，使使可重构构操作系系统变得得更加现现实可能能。为了了能够有有效降低低系统涉涉及难度度、软件件模块可可重构、硬硬件平台台尽力重重用，并并可根据据不断变变化的功功能需求求动态加加载不同同的处理理构件，满满足各种种新出现现的互联联网处理理需求，降降低设备备功耗，延延长使用用周期和和减少电电子垃圾圾，更加加节能环环保，从从而实现现XX网络络在响应应用户需需求、降降低设备备成本方方面进一一步领先先。1.1 国内外现现状和技技术发展展趋势本项目成成果为数数据通信信领域嵌嵌入式网网络操作作系统，在在此领域域的经过过激烈的的竞争剩剩下的厂厂商已经经不多，目目前已构构建网络络统一操操作系统统的厂商商更是寥寥寥无几几，能够够与本项项目成果果具有可可比性的的产品只只有思科科-IOOS、JJuniiperr-JUUNOSS、华为为的VRRP平台台，在开开源系统统方面主主要以llinuux和NNetBBSD为为主。（1）思思科-IIOS：IOSS起步较较早，发发展过程程是从小小逐步到到大，整整个OSS就是一一个进程程（Prroceess）。也也就是说说，所有有的功能能模块共共享同一一个地址址空间。这这样的话话，一个个模块的的Bugg可能会会影响到到其它模模块，甚甚至造成成整个系系统当机机；另外外，如果果某个模模块需要要更新，必必须先停停机，加加载新的的OS，再再重新启启动。思思科的OOS战略略是用三三个OSS逐步取取代IOOS。当当然，战战略归战战略，实实现起来来非常复复杂，完完成这一一工作需需要不是是一年、两两年，而而是五年年、甚至至十年。再再加上IIOS数数十万的的Insstalllattionn Baase，在在可预见见的将来来IOSS会长期期存在下下去。另另一方面面，IOOS众多多来源不不定的代代码在同同一个地地址空间间内运行行，Deebugg非常的的艰难。思思科的IIOS经经过多年年发展，收收购众多多小型公公司，其其在模块块化方面面做得相相当出色色；思科科的IOOS在稳稳定可靠靠性方面面具备出出色的功功能。（2）JJuniiperr-JUUNOSS：JUUNOSS起步比比IOSS要晚将将近十年年，它一一开始就就是一个个模块化化的OSS，在开开源的FFreeeBSDD的基础础上开发发。Juunipper改改写了BBSD的的网络部部分，如如TCPP/IPP sttackk和路由由协议，以以及用户户界面，硬硬件管理理部分等等，各个个功能模模块都是是独立的的进程。可可以说，与与IOSS相比，JJUNOOS是一一个更加加现代的的OS，一一个模块块的Buug影响响其他模模块的可可能性较较小，比比较容易易Debbug。另另外，JJUNOOS可以以进行不不停机的的功能升升级。当当然Juunipper一一直宣称称他们的的JUNNOS贯贯穿其所所有设备备只有一一个OSS，实际际上Juunipper的的这些OOS也是是来自其其收购的的几个公公司（JJUNOOSe来来自Unnisppherre，SScreeenOOS、IIVE OS、NNetSScreeen-IDPP来自NNetSScreeen，WWXOSS来自PPeriibitt，等等等），往往JUNNOS的的集成工工作也在在不断进进行，但但集成工工作进展展缓慢，在在这些OOS消失失之前，JJuniiperr很可能能又兼并并了新的的公司，他他们将不不会只有有一个OOS。不不过，JJuniiperr的产品品比思科科少很多多，历史史也比较较短，所所以其OOS的混混乱情况况要比思思科好很很多。JJUNOOS逐步步从一个个封闭的的系统向向开放系系统实现现转变，其其逐步实实现开放放式的接接口、不不间断运运行等方方面有出出色表现现，高端端系统的的自愈性性、性能能方面有有相当稳稳定的能能力。对对于一家家网络设设备厂商商来说，一一个OSS要好于于多个OOS。但但是不论论是思科科还是JJuniiperr，由于于许多技技术和非非技术上上的原因因，长时时间内都都需要开开发和维维护多个个OS。表11 网络操操作系统统对比表表指标思科-IIOSJuniiperr-JUUNOSSXXOSS历史近30年年发展历历史近二十年年发展历历史近十年发发展历史史性能效率IOS功功能复杂杂，在转转发效率率方面兼兼顾多方方业务，性性能综合合表现一一般，但但是在多多业务处处理方面面有一定定优势JUNOOS在高高端路由由处理方方面表现现优异，对对于多业业务处理理能力表表现一般般针对业务务处理表表现优异异，多业业务融合合方面具具备独特特优势功能完备性目前具备备最完善善的数据据通信功功能，涵涵盖多协协议、多多标准的的支持具备较全全的协议议功能具备用户户日常需需要的功功能系统安全性专用系统统，安全全保障专用系统统，安全全保障专用系统统，安全全保障可靠性业界知名名的高可可靠性电信级高高可靠性性电信级高高可靠性性实时性较强的实实时性转发控制制分离的的实时性性转发、控控制、管管理分离离，分核核处理实实时性扩展性开放性封闭系统统、基本本不开放放封闭系统统、提供供APII进行开开放相对封闭闭系统、提提供可重重构的平平台环境境业务适应应性系统本身身对于已已知业务务感知，对对于新型型业务感感知处理理一般系统本身身对于已已知业务务感知，提提供开放放接口实实现对于于未知业业务的处处理系统对于于已知业业务的感感知适应应，元构构件对于于数据路路径处理理具备优优势可操作性性提供命令令行、网网管操作作提供命令令行、网网管操作作提供命令令行、简简单的网网管操作作嵌入式网网络操作作系统其其在用户户端不会会独立存存在出现现，其将将以网络络设备形形态呈现现给用户户，通过过软硬件件实现其其功能、性性能指标标。目前前，基于于嵌入式式操作系系统的网网络出口口、网络络安全产产品类的的公司主主要有HH3C、华华三、华华为等主主流厂商商。同等等硬件配配置的网网络产品品一定程程度上体体现网络络操作系系统的主主要指标标。本项项目以可可重构网网络操作作系统为为基础，在在网关设设备、安安全设备备、内容容管理、出出口引擎擎等网络络通信设设备进行行产业化化。目前前该类市市场将逐逐渐更深深入的感感知业务务，实现现对于新新兴业务务的有效效支撑服服务，快快速响应应新兴业业务，从从而达到到为用户户业务服服务，实实现占领领市场。基基于元构构件的数数据报文文路径处处理，能能够快速速实现对对于业务务的感知知响应；控制管管理的构构件化，可可以快速速为用户户提供定定制化管管理方式式，根据据业务管管理需要要实现网网络层面面的有效效管理。1.2 市场分析析近几年我我国网络络设备行行业发展展速度较较快，受受益于网网络设备备行业生生产技术术不断提提高以及及下游市市场不断断扩大，网网络设备备行业在在国内和和国际市市场上发发展形势势都十分分看好。我我国政府府和企事事业单位位在信息息化建设设及改造造上的投投入逐年年增加，网网络设备备市场呈呈现快速速增长的的局面，其其发展蕴蕴藏着巨巨大的潜潜力。现代化的的网络操操作系统统是满足足POSSIX要要求的软软件平台台中最高高级的专专业化分分支，很很少需要要从头开开发，这这主要是是因为从从产品构构思到产产品面市市，如果果完全从从头开发发一流的的操作系系统成本本显然太太高。通通过部署署通用OOS架构构，网络络供应商商能够将将精力集集中在特特定路由由的代码码上，加加快新产产品的上上市速度度，并借借鉴多年年的技术术和研发发成果来来设计新新颖的产产品。总总的来说说，网络络操作系系统历经经3代的的开发历历程，每每代操作作系统都都有着截截然不同同的架构构和设计计目标。第一代OOS：单单片式架架构，在在一般情情况下面面向路由由器和交交换机的的第一代代网络操操作系统统都是运运行在内内存空间间的专用用映像，提提供多个个进程来来支持协协议、数数据包处处理和管管理工作作。第一一代网络络操作系系统，降降低了嵌嵌入式硬硬件上运运行全规规模商用用操作系系统的风风险，主主要目标标是减少少空间占占用，加加快运行行速度。一一个失控控进程能能够耗尽尽整个处处理器资资源或导导致整个个系统故故障停机机。第二代OOS：控控制面板板模块性性，嵌入入式平台台运行全全规模商商用操作作系统，对对控制平平面和转转发平面面实施分分割，注注意力完完全集中中在控制制平面功功能上，能能够全面面利用多多任务处处理、多多线程、内内存管理理和内容容操作的的能力，从从而大幅幅度减少少了系统统级故障障。第三代OOS即可可扩展性性和可重重构系统统，要求求网络操操作系统统足够灵灵活，与与层出不不穷的应应用接客客，以便便能够快快速部署署在网络络设备中中，覆盖盖绝大部部分的端端到端数数据包传传输路径径；系统统还必须须支持持持续运行行，以便便模块代代码或系系统升级级期间出出现的软软件问题题不会影影响正常常运行。XX网络络自成立立以来，致致力于以以自主创创新的技技术为各各行业用用户提供供有安全全特色的的专业化化网络解解决方案案。通过过对用户户需求深深层次的的把握，已已在教育育、政府府、医疗疗、金融融、中小小企业等等信息化化建设领领域取得得了令业业界瞩目目的成绩绩。针对不同同的目标标市场，XX网络将依据自身的实力和产品特点采取不同的策略。同时XX坚持产品、方案的创新，以满足多层次用户的需求。本项目产品包括第三代XX网络操作系统，可重构的路由网关、防火墙、VPN安全网关、出口应用引擎软硬件。针对互联网、政府、教育、中小企业等行业市场推广销售。通过XXX现在的的用户基基础和新新网络建建设，逐逐步将产产品推入入市场。XX网络将通过已经建立的遍布全国32个城市成立了专门的销售机构，进一步完善市场营销网络体系，定位目标市场，采取恰当的市场策略。“十二五五”时期是是我国工工业转型型升级的的攻坚时时期，工工业转型型升级将将加快推推进，信信息化作作为科技技创新自自主创新新的重要要组成部部分，在在推进工工业转型型升级的的过程中中具有突突出的作作用，两两化融合合范围的的不断拓拓宽、融融合程度度的加深深，推动动信息技技术深度度应用，将将提高主主要行业业、大中中型企业业的信息息技术应应用水平平，为信信息产业业提供更更多的发发展空间间和增长长前景。软件和信息技术服务业是关系国民经济和社会发展全局的基础性、战略性、先导性产业，对经济社会发展具有重要的支撑和引领作用。“十二五”时期全球软件技术和产业格局孕育着新一轮重大变革，为我国软件业带来创新突破、应用深化、融合发展的战略机遇。工业转型升级规划（2011-2015年）明确提出，要“坚持以系统带动整机和软硬件应用、以应用带动产业发展，促进软件业做强做大”。近年来，我我国软件件和信息息技术服服务业总总体保持持平稳运运行态势势，产业业规模不不断扩大大，结构构和布局局不断调调整，行行业应用用水平和和创新能能力显著著提升，在在推动经经济发展展方式转转变和经经济结构构调整中中发挥着着积极作作用。220100年，我我国软件件业务收收入实现现1.336万亿亿元，同同比增长长31%,产业业规模比比20001年扩扩大十几几倍，年年均增长长38%，占电电子信息息产业的的比重由由20001年的的6%上上升到118%。220111年1到到11月月，累计计实现软软件业务务收入1165777亿元元，同比比增长332.88%，比比20110年同同期提高高2.88个百分分点，超超过电子子信息制制造业增增速100个以上上百分点点。同时时工业业转型升升级规划划（20011-20115年）提提出到220155年，实实现软件件业务收收入突破破4万亿亿元（以以20110年11.3万万亿为基基础，年年均增速速为244.5%），年年均增长长24.5%以以上，占占信息产产业比重重达到225%（220100年占比比为188%）。关于嵌入入式软件件,随着着移动通通信、消消费电子子等领域域的快速速发展、工工业装备备和产品品智能化化水平的的不断提提升，嵌嵌入式软软件的应应用领域域越来越越广泛。移移动互联联网设备备、数字字家电、娱娱乐设备备等日益益智能化化、个性性化，功功能越来来越丰富富并集成成化，对对嵌入式式操作系系统、浏浏览器、应应用软件件等提出出了更高高的要求求。工工业转型型升级规规划（220111-20015年年）中中提出重重点支持持数字电电视、智智能终端端、应用用电子、数数字医疗疗设备、下下一代互互联网、物物联网等等领域嵌嵌入式软软件开发发平台、嵌嵌入式操操作系统统及关键键软件的的研发及及产业化化，提升升工业装装备和产产品智能能化水平平。本项目在在前期市市场推进进工作中中，XXX已承建建湖南、大大连、安安徽等地地市电子子政务广广域网，审审计、环环保、税税务、新新华社等等部委纵纵向网，积积累了数数量众多多的核心心合作伙伙伴和忠忠实客户户，已具具有一定定的市场场基础。作作为项目目承担单单位，XXX网络络对此项项目成果果的市场场发展前前景非常常有信心心。1.3 对产业链链的带动动作用分分析通过构建建可重构构网络设设备系统统，不仅仅带动产产业链上上下游的的发展、推推动科研研事业的的发展、互互联网技技术的提提升；同同时也带带动设备备厂商的的发展，加加速初创创型电子子信息企企业壮大大，促进进产学研研合作，培培养高端端人才，加加速新型型网络协协议及功功能的实实验部署署，提升升下一代代互联网网的服务务能力，使使得海淀淀在未来来的通信信行业中中继续处处于引领领地位。1）带动动产业链链上下游游的发展展本项目成成果为设设计一种种同时具具有可重重构和可可扩展特特性的网网络操作作系统提提供了有有效解决决方案，为为面向下下一代互互联网服服务的新新型网络络体系的的构建奠奠定了技技术基础础。“十二五五“期间，项项目成果果将广泛泛应用于于各种互互联网络络设备的的研发，促促进下一一代互联联网的可可持续良良性发展展。同时时通过实实现可重重构网络络设备系系统的产产业化，可可以形成成多样化化的市场场，能够够很好地地带动产产业链上上下游的的发展，增增强企业业积极性性，形成成产业经经济的良良性循环环。2）推动动我国的的科学研研究事业业 促进进创新资资源发展展与提升升第三代XXX网络络统一操操作系统统，为了了能够有有效降低低系统涉涉及难度度、软件件模块可可重构、硬硬件平台台尽力重重用，并并根据不不断变化化的功能能需求动动态加载载不同的的处理构构件，满满足各种种新出现现的互联联网处理理需求，降降低设备备功耗，延延长使用用周期和和减少电电子垃圾圾，更加加节能环环保，进进一步促促进创新新资源的的发展与与提升。3）推动动设备厂厂商、解解决方案案厂商产产品的产产业化基于第三三代XXX网络统统一操作作系统，通通信设备备厂商可可以将其其设备可可重构处处理，解解决方案案厂商可可以在系系统上进进行大型型行业解解决方案案的应用用试验，真真实的网网络环境境能加速速这些产产品的成成熟、推推广和产产业化进进程。4）促进进技术产产学研用用的合作作基于可重重构系统统产学研研用合作作，为科科研机构构与企业业之间开开展技术术成果转转化提供供了一个个孵化平平台，创创新的成成果能够够率先在在平台上上进行很很好的验验证，然然后再实实现商用用。5）帮助助海淀科科研机构构开展高高端人才才培养可重构网网络设备备系统为为高校、科科研机构构、各行行业大型型互联网网技术领领域高端端技术人人才的培培养提供供了技术术资源和和环境，从从而使得得海淀高高端人才才的本地地培养成成为现实实。2 项目的技技术基础础2.1 成果来源源及知识识产权情情况本项目基基于8663重大大课题“可重构构路由交交换开发发环境”，在路路由交换换平台上上实现并并验证基基于构件件集的开开发平台台、体系系结构和和实现方方法，针针对网络络设备实实现报文文接收、路路由、控控制、改改写、转转发的元元构件、构构件、组组件等功功能，已已完成元元构件支支持库，包包括存储储管理、报报文收发发及处理理、任务务通信支支持、路路由功能能扩展等等方面的的十个以以上的元元构件；路由处处理单元元的构件件开发；基于第第三方构构件的组组件组装装。项目目已完成成基于构构件开发发集成工工具平台台的构件件开发方方法规范范，构件件和组件件的仿真真、验证证和测试试技术研研究；针针对开放放式、构构件化、可可重构通通用路由由器，提提出“开放式式、构件件化、可可重构TT比特级级通用路路由器测测试技术术”；并按按照测试试规范完完成可重重构路由由器的测测试。863重重大课题题“可重构构路由交交换开发发环境”通过立立项，目目前处于于验收阶阶段，并并通过中中国电子子学会组组织进行行产品技技术鉴定定，该项项技术目目前处于于国际先先进水平平。XXX网络与与清华大大学共同同完成在在路由设设备进行行原型验验证。目目前在元元构件构构成、交交互及其其可重构构开发环环境方面面具有拥拥有一定定自主知知识产权权，目前前已申请请相关专专利列表表如下所所示：1) 一种带宽宽管理方方法及装装置2) 一种批量量修改网网络设备备配置的的方法和和系统3) 模块化设设备及其其主从模模块连接接方法4) 一种以太太环网链链路恢复复检测方方法及以以太环网网主交换换机5) 一种网络络设备堆堆叠方法法及堆叠叠端口6) 一种实现现进程支支持的方方法、装装置和多多线程系系统7) 一种布隆隆过滤器器的生成成、更新新以及查查询元素素方法和和装置8) 流量控制制设备的的测试方方法、系系统及数数据流回回放装置置9) 流量控制制方法、装装置及设设备10) 策略路由由实现方方法、装装置及网网络设备备11) 统一资源源定位符符优化审审计的方方法、装装置和网网络侧设设备12) 可重构软软件中基基于代理理的组件件生成方方法13) 针对软件件构件的的自动化化测试方方法14) 路由协议议软件中中基于构构件的组组件生成成方法15) 可扩展路路由器系系统控制制平面中中高性能能的节点点间通信信方法16) 可扩展路路由器系系统传输输适配子子层通信信模式的的性能评评价方法法17) 基于路由由信息协协议的支支持多种种域外服服务质量量的方法法2.2 项目技术术可行性性和成熟熟性分析析本项目在在国内外外率先采采用可重重构理念念在网络络设备上上实现商商业化生生产，具具备国际际先进水水平，本本项目涉涉及的创创新点在在于：1）在国国内外上上首次提提出一种种具有可可重构特特性和可可扩展特特性的开开放式网网络设备备软件体体系结构构，对于于改变网网络通信信设备领领域产业业化系统统封闭的的局面，具具有革命命性意义义。可扩扩展特性性支持通通信设备备的系统统功能、结结构、安安全及性性能等多多个层面面的扩展展。可重重构特性性支持通通信设备备系统运运行时动动态加载载卸载功功能模块块，实现现对底层层操作系系统的屏屏蔽，支支持第三三方厂商商开发软软件，使使网络新新型服务务可灵活活增加，有有效支撑撑运营商商和内容容提供商商提供新新型网络络服务的的需求。2）在网网路操作作系统领领域首次次提出并并实现一一种可重重构运行行平台，支支持链路路驱动、数数据转发发、控制制、改写写、路由由的灵活活创新，开开创网络络操作系系统功能能模块多多方协同同开发的的新型网网络设备备研制体体系。针针对网络络操作系系统的特特点按照照功能分分为元构构件、构构件、组组件三个个层次划划分方法法，减少少通信设设备软硬硬件开发发成本。3）实现现新型的的可扩展展网络操操作系统统，提高高网络设设备的安安全可靠靠性及系系统处理理能力。该该平台支支持低冗冗余存储储情况下下转发表表均匀分分解存储储及数据据分组线线速转发发、内容容与关系系分离方方法和高高效的控控制平面面任务分分派算法法和节点点间消息息通信机机制，使使得整个个集群具具有负载载均衡、附附加开销销小等特特点，大大幅提高高了系统统处理性性能和转转发效率率。现代化网网络设备备是由硬硬件和嵌嵌入式网网路操作作系统及及软件组组成的复复杂实体体，因此此仅凭设设计高效效的硬件件平台并并不能提提供经济济高效、持持久运行行的产品品，控制制平面在在开发特特性及确确保设备备可用性性方面发发挥着至至关重要要的作用用。CPPU主板板及转发发平面的的速度提提升较快快，而软软件的结结构变化化通常却却难以察察觉。网网络操作作系统迁迁移到将将带来众众多挑战战，包括括特性集集不兼容容、运行行体验不不一致，以以及软件件质量不不一致等等。这些些潜在挑挑战使供供应商迫迫切需要要构建一一款强大大的控制制平面，以以支持现现在和将将来市场场上的硬硬件产品品及其特特性。开开发灵活活、使用用持久、高高质量的的网络OOS才能能够在将将来通过过平滑演演进来满满足新需需求，支支持扩展展和缩减减，部署署在多个个平台上上，支持持集成丰丰富的新新特性和和新功能能。现代代化的网网络操作作系统是是满足PPOSIIX要求求的软件件平台中中最高级级的专业业化分支支，第一一代OSS：单片片式架构构，通常常情况下下，面向向路由器器和交换换机的第第一代网网络操作作系统都都是运行行在内存存空间的的专用映映像，提提供多个个进程来来支持协协议、数数据包处处理和管管理工作作。第一一代网络络操作系系统，降降低在嵌嵌入式硬硬件上运运行全规规模商用用操作系系统的风风险，主主要目标标是减少少空间占占用，加加快运行行速度。一一个失控控进程能能够耗尽尽整个处处理器资资源或导导致整个个系统故故障停机机。第二二代OSS：模块块化操作作系统，嵌嵌入式平平台运行行全规模模商用操操作系统统，对控控制平面面和转发发平面实实施分割割，注意意力完全全集中在在控制平平面功能能上，能能够全面面利用多多任务处处理、多多线程、内内存管理理和内容容操作的的能力，从从而大幅幅度减少少了系统统级故障障。第三三代OSS：可扩扩展性和和可重构构系统，要要求网络络操作系系统足够够灵活，与与层出不不穷的应应用接客客，以便便能够快快速部署署在网络络设备中中，覆盖盖绝大部部分的端端到端数数据包传传输路径径；系统统还必须须支持持持续运行行，以便便模块代代码或系系统升级级期间出出现的软软件问题题不会影影响正常常运行。随着网络络业务和和网络应应用的不不断丰富富，网络络设备应应用多业业务的需需求越来来越强烈烈，传统统网络设设备系统统难以满满足要求求，可重重构网络络设备应应运而生生，它能能最大程程度降低低营运的的CAPPEX，有有效保护护现有网网络投资资。可重重构网络络设备平平台分为为软件平平台和硬硬件平台台两部分分，作为为网络基基础设备备对未来来互联网网的发展展和应用用都具有有极其重重要的意意义。人人们在追追求网络络设备性性能的快快速提高高和带宽宽容量的的扩展；同时更更多地关关注网络络设备在在“功能”方面的的灵活扩扩展问题题，实现现多业务务融合的的迫切需需要。传传统的网网络设备备在体系系结构上上都是封封闭，用用户只有有按照厂厂家提供供的软件件对设备备进行设设置，其其可编程程特性和和按用户户需求配配置的可可重构特特性均非非常有限限。实现现面向新新一代网网络高度度灵活需需求的网网络基础础设备为为实现开开放性、可可编程性性和支持持多服务务的高度度可重构构性。“开放”指对网网络基础础设备底底层构件件资源充充分地向向用户开开放，同同时通过过各个模模块构件件及相互互接口的的定义和和通信协协议统一一或标准准化；“可编程程”是指支支持对底底层资源源的编程程控制，从从操作层层面支持持按业务务需求重重组路由由器中的的模块构构件或者者改变其其属性；“可重构构”指在相相同的基基本平台台上对网网络设备备中的各各种底层层资源进进行重构构组合，实实现对网网络设备备服务功功能的灵灵活重组组，产生生支持不不同业务务功能或或相同业业务的不不同指标标需要的的网络节节点设备备或相应应功能、支支持多业业务融合合服务。可重构是是在软件件的控制制下，利利用可重重用资源源，重构构或重组组成另一一个计算算平台，以以适应不不同的应应用需求求。具有有可重构构特征的的计算系系统称为为可重构构计算系系统重重构与重重组是可可重构计计算系统统改变其其功能的的2种方方式，重重构是指指新计算算系统的的功能部部件，在在旧的计计算系统统中不存存在，利利用旧计计算系统统的可重重用资源源重新构构造生成成重组组是指新新计算系系统的功功能部件件，在旧旧的计算算系统中中存在，通通过重新新组合形形成新的的计算结结构可可重构的的基础是是可重用用资源。FFPGAA和多核核架构的的出现使使得重构构方式成成为可能能，其重重用资源源是基本本门和线线，通过过配置文文件，定定义每个个门的性性质和线线的连接接，改变变硬件的的功能可重构构的目的的是为解解决硬件件结构与与应用不不匹配按解决决问题的的层次不不同，可可将可重重构分为为4类”：(11)门级级可重构构，从基基本门级级人手重重构计算算系统；(2)部件级级可重构构早期期的重构构从功能能部件人人手，通通过对功功能部件件的重新新组台来来适应不不同的计计算需求求；(33)指令令级可重重构在在标准处处理器单单元的基基础上增增加专用用的计算算设备，为为通用计计算提供供特殊的的计算支支持，以以实现大大计算量量指令和和子程序序的执行行这种种提高通通用计算算机性能能的重构构方法称称为指令令级可重重构；(4)芯芯片级可可重构：在多处处理器互互连的基基础上，使使处理器器位数可可变、处处理器个个数可变变或处理理器问互互连可变变的计算算机结构构，称为为芯片级级可重构构。嵌入式操操作系统统在面向向控制、通通信等领领域采用用实时操操作系统统，指能能在确定定的时间间内执行行其功能能并对外外部的异异步事件件做出响响应的计计算机系系统，其其操作的的正确性性不仅依依赖于逻逻辑设计计的正确确程度，而而且与这这些操作作进行的的时间有有关。实实时系统统对逻辑辑和时序序的要求求非常严严格，如如果逻辑辑和时序序出现偏偏差将会会引起严严重后果果。实时时多任务务操作系系统是指指具有实实时性、能能支持实实时控制制系统工工作的操操作系统统，首要要任务是是调度一一切可利利用的资资源完成成实时控控制任务务，其次次才着眼眼于提高高计算机机系统的的使用效效率，重重要特点点是要满满足对时时间的限限制和要要求。实实时操作作系统具具有如下下功能：任务管管理（多多任务和和基于优优先级的的任务调调度）、任任务间同同步和通通信（信信号量和和邮箱等等）、存存储器优优化管理理（含rrom的的管理）、实实时时钟钟服务、中中断管理理服务。实实时操作作系统具具有如下下特点：规模小小，中断断被屏蔽蔽的时间间很短，中中断处理理时间短短，任务务切换很很快。通通过对现现有嵌入入式操作作系统进进行分析析，提供供强大的的功能,但针对对嵌入式式系统的的特征与与特性而而言，共共同的缺缺点是缺缺乏应用用的高效效性，对对应用程程序开发发支持相相对较弱弱，迫切切需要面面向应用用的、专专用特制制的新一一代嵌入入式操作作系统。XX网络络操作系系统经历历前两代代发展，采采用实施施嵌入式式操作系系统为基基础，已已经完成成模块化化、控制制管理与与数据相相分离的的阶段，目目前覆盖盖网关设设备、防防火墙、VVPN、内内容加速速、出口口引擎等等公司主主要设备备。20008年年公司跟跟进研究究可重构构系统，并并与清华华大学一一起进行行可重构构系统的的前期预预研，建建立原型型系统进进行验证证，在构构建化的的基础上上，结合合目前网网络设备备大规模模采用多多核架构构，并在在安全加加密方面面使用FFPGAA作为辅辅助加速速的实际际情况下下，可重重构变得得更加现现实可能能，为了了能够有有效降低低系统涉涉及难度度、软件件模块可可重构、硬硬件平台台尽力重重用，并并可根据据不断变变化的功功能需求求动态加加载不同同的处理理构件，满满足各种种新出现现的互联联网处理理需求，降降低设备备功耗，延延长使用用周期和和减少电电子垃圾圾，更加加节能环环保，从从而实现现XX网络络在响应应用户需需求、降降低设备备成本方方面进一一步领先先。项目实施施可行性性方面，XX网络的企业价值与员工的个人价值实现了高度统一，公司形成了一支由行业技术领头人、专业技术专家和核心开发人员组成的高端人才梯队，涌现出行业技术带头人和创新领军人物。XX网络肥沃的创新土壤，为众多创新人才的脱颖而出创造了良好的环境。公司自主研发的产品主要涵盖网络管理系统和网络安全设备等领域，具有丰富研发经验的技术骨干，组成公司研发的核心力量，为公司的技术先进性垫定了坚实的基础。XX网络络建成了了网络管管理实验验室，具具有交换换机、路路由器、防防火墙、存存储、流流控等基基础网络络设备，拥拥有网络络专业测测试设备备、专业业测试平平台，包包括先进进的信道道测试、网网络协议议分析、以以太网交交换设备备测试、广广域网测测试等方方面的仪仪器设备备。网络络实验室室面积约约3000多平米米，设备备原值6600余余万。同同时，技技术中心心联合清清华大学学、北京京大学、北北京航空空航天大大学、北北京邮电电大学建建设了云云实验室室平台，充充分利用用网络资资源，提提升了试试验能力力，通过过虚拟资资源拓展展了企业业研究开开发的基基础条件件。XX网络络自成立立以来，立立足路由由交换、网络安全设备、网络管理系统、安全认证计费系统等系列产品在内的完备的产品线。先后研发了RG-WALL160系列防火墙、RG-USG系列统一安全网关、RG-IDS系列入侵检测系统等。作为国内内率先通通过ISSO90002/90001-220000版国际际认证、国国家RooHS认认证的IIT厂商商，XXX网络始始终将“品品质第一一、永续续经营”作作为贯穿穿整个生生产经营营过程的的品质政政策。目目前，XXX网络络的主流流产品已已经全面面通过了了EMCC、国际际安规认认证、FFCC、CCE、UUL、VVCCII等世界界发达地地区的产产品准入入许可，具具备了行行销全球球的实力力。2.3 对行业技技术进步步的重要要意义和和作用随着网络络业务和和网络应应用的不不断丰富富，网络络设备应应用多业业务的需需求越来来越强烈烈，传统统网络设设备系统统难以满满足要求求，可重重构网络络设备应应运而生生，它能能最大程程度降低低营运的的CAPPEX，有有效保护护现有网网络投资资。人们们在追求求网络设设备性能能的快速速提高和和带宽容容量的扩扩展；同同时更多多地关注注网络设设备在“功能”方面的的灵活扩扩展问题题，实现现多业务务融合的的迫切需需要。传传统的网网络设备备在体系系结构上上都是封封闭，用用户只有有按照厂厂家提供供的软件件对设备备进行设设置，其其可编程程特性和和按用户户需求配配置的可可重构特特性均非非常有限限。实现现面向新新一代网网络高度度灵活需需求的网网络基础础设备为为实现开开放性、可可编程性性和支持持多服务务的高度度可重构构性。3 项目建设设方案通过原型型验证改改进优化化，构建建第三代代XX网络络统一操操作系统统，针对对目前现现有的路路由网关关、防火火墙、VVPN安安全网关关、出口口应用引引擎软硬硬件实现现可重构构处理；购置用用于XXX网络全全线产品品所需的的研发、测测试软硬硬件设备备；针对对互联网网、政府府、教育育、中小小企业等等行业市市场推广广销售。网路设备备系统软软件平台台中的关关键可重重构技术术包括构构件化技技术、逻逻辑虚拟拟设备技技术、在在不间断断业务升升级技术术、平台台开发性性技术等等；硬件件平台可可重构技技术主要要包括转转发可重重构技术术等。重重点完善善可重构构网络设设备系统统关键技技术： 1)构构件化技技术：构构件化技技术为系系统可重重构提供供了保证证，构件件是一组组定义清清楚的接接口，具具备向客客户独立立完整交交付的特特性，构构件之间间通过接接口交互互，是接接口与实实现分离离的前提提，是构构件之间间关系解解耦保证证。2)不间断断业务升升级：是是业务构构件在升升级过程程中不中中断已有有业务，升升级构件件对外提提供的业业务功能能不受影影响。利利用协议议GR(GraaceffulRResttartt)特性性来实现现，协议议重启升升级过程程中，协协议对端端通过协协议规定定的GRR方式启启动相关关定时器器等待协协议重启启完成，并并保持升升级协议议已有相相关协议议数据，重重启完成成后，重重新进行行协议数数据的校校验和恢恢复。NNSS(NonnStoop SServvicee)方式式来实现现无损升升级，不不需要协协议支持持，协议议对端组组件感知知不到整整个升级级过程，升升级过程程对协议议对端组组件完全全透明。当当然NSSS无损损升级和和GR方方式相比比，需要要有备份份模块的的支持，主主备模块块之间需需要进行行数据备备份，实实现相对对复杂。33) 逻逻辑虚拟拟设备技技术：新新业务、新新应用的的不断出出现，传传统网络络设备不不能满足足需求，逻逻辑虚拟拟设备技技术应运运而生。传传统网络络设备为为支持新新业务要要么需要要全新的的设备，要要么需要要对设备备的软硬硬件平台台做重大大修改，不不利于保保护营运运商现有有投资。逻逻辑虚拟拟设备技技术提供供了系统统层面的的可重构构，对用用户呈现现逻辑设设备和虚虚拟设备备层面的的可重构构。逻辑辑虚拟设设备技术术通过将将物理设设备划分分为不同同的逻辑辑设备，并并在逻辑辑设备上上运行一一个或多多个虚拟拟设备来来支持新新业务、新新应用，支支持灵活活重构，充充分保护护现有投投资。通通过逻辑辑虚拟设设备技术术，在系系统资源源允许的的情况下下，同一一台物理理设备上上可重构构支持多多种业务务和应用用。4)转发可可重构技技术：转转发引擎擎主要采采用：aa)通用用CPUU，通用用CPUU的优点点是功能能易扩展展，理论论上可以以实现任任何网络络功，在在网络设设备的设设计模型型中通用用CPUU一般仅仅用于网网络设备备的控制制和管理理，多核核用于数数据转发发。b)ASIIC芯片片，ASSIC芯芯片可以以使用硬硬件方式式实现性性能极高高的多种种常用网网络功能能，但AASICC芯片一一旦开发发完毕就就很难继继续扩展展其它应应用，新新功能的的添加需需要芯片片研发公公司花费费较长开开发周期期。所以以，ASSIC芯芯片最适适合应用用于处理理网络中中的各种种成熟传传统功能能。c)FPGGA现场场可编程程门阵列列，FPPGA是是可以反反复地编编程、擦擦除、使使用，目目前在网网路设备备用于密密码处理理、加速速路由等等固定算算法的处处理。项目建设设过程中中，采用用系统微微内核模模式，首首先在网网关设备备上实现现可重构构，逐步步过渡上上安全设设备、广广域网加加速设备备。项目建设设地点：北京XXXXXX网络技技术有限限公司办办公地点点海淀淀区复兴兴路4 项目技术术方案4.1 技术路线线通过原型型验证改改进优化化，构建建第三代代XX网络络统一操操作系统统，针对对目前现现有的路路由网关关、防火火墙、VVPN安安全网关关、出口口应用引引擎软硬硬件实现现可重构构处理；购置用用于XXX网络全全线产品品所需的的研发、测测试软硬硬件设备备；针对对互联网网、政府府、教育育、中小小企业等等行业市市场推广广销售。网网路设备备系统软软件平台台中的关关键可重重构技术术包括构构件化技技术、逻逻辑虚拟拟设备技技术、在在不间断断业务升升级技术术、平台台开发性性技术等等；硬件件平台可可重构技技术主要要包括转转发可重重构技术术等。技术演进进路线：图4-11技术演演进路线线技术路线线上首先先将报文文处理路路径进行行可重构构，其原原因在于于网路设设备主要要完成数数据报文文的处理理，从物物理驱动动开始进进行构件件化、逐逐步实现现链路控控制、报报文入口口改写、报报文控制制、报文文转发、报报文出口口改写等等单元的的构件化化，从而而实现报报文处理理简单路路径的全全部构件件化处理理，基本本能够在在网关设设备实现现数据报报文处理理的可重重构；其其次，基基于FPPGA实实现数据据报文路路径上加加解密处处理构件件化，可可根据用用户定义义实现数数据内容容的安全全高效处处理；再再次，逐逐步完成成安全规规则构件件化，包包括基于于报文特特征、报报文行为为、报文文关键字字等多重重完全规规则的构构件处理理，实现现对于未未知安全全威胁的的快速响响应；再再次，逐逐步完成成内容引引擎构件件化，包包括基于于用户业业务内容容的流量量识别、管管理、控控制，高高优先级级业务质质量保障障，应急急业务处处理等的的元构件件，实现现基于业业务感知知的高效效业务处处理；再再次，逐逐步完成成路由控控制构件件化，针针对路由由转发表表、路由由协议、路路由优先先级等元元构件，实实现支持持对路由由管理的的有效改改进优化化处理；最后，针针对用户户设备管管理构件件化，包包括系统统控制接接口、转转发控制制接口、数数据分析析接口等等构件化化，实现现用户针针对其习习惯快速速定制化化其管理理界面和和管理方方式。产品演进进路线：图4-22产品演演进路线线产品演进进策略采采用由简简到复的的过程，首首先在网网关设备备（包括括网吧路路由器、出出口加速速引擎、易易网关）实实现转发发路径基基本可重重构；其其次在安安全设备备（包括括防火墙墙、VPPN、网网站保护护设备）实实现安全全规则库库可重构构；再次次在安全全设备、网网关设备备实现路路由控制制的可重重构；最最后在安安全设备备、网关关设备、内内容管理理设备（缓缓存加速速设备、应应用程序序管理设设备、流流量控制制设备）实实现内容容管理、设设备管理理的可重重构，基基本实现现XX网络络主流产产品的操操作系统统主要功功能点可可重构，进进一步完完善元构构件的功功能，提提升可重重构的效效率和灵灵活性。4.2 技术特点点重点完善善可重构构网络设设备系统统关键技技术：1)构件件化技术术：构件件化技术术为系统统可重构构提供了了保