【正文】 中小企業(yè)發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目可行性研究報(bào)告項(xiàng)目名稱(chēng)：可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化目 錄1 項(xiàng)目的意義和必要性 1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 3 市場(chǎng)分析 5 對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈的帶動(dòng)作用分析 72 項(xiàng)目的技術(shù)基礎(chǔ) 9 成果來(lái)源及知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況 9 項(xiàng)目技術(shù)可行性和成熟性分析 10 對(duì)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要意義和作用 133 項(xiàng)目建設(shè)方案 134 項(xiàng)目技術(shù)方案 16 技術(shù)路線 16 技術(shù)特點(diǎn) 17 主要技術(shù)指標(biāo) 185 原材料供應(yīng)及外部配套條件落實(shí)情況； 19 原材料供應(yīng) 19 外部配套條件 196 環(huán)境污染防治； 207 建設(shè)工期和進(jìn)度安排 218 項(xiàng)目管理、勞動(dòng)定員及人員培訓(xùn) 229 項(xiàng)目承擔(dān)單位性質(zhì)及概況 23 項(xiàng)目承擔(dān)單位基本情況 23 企業(yè)財(cái)務(wù)狀況 24 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)情況 2510 項(xiàng)目投資估算及資金使用計(jì)劃 26 項(xiàng)目投資估算 26 資金籌措 26 資金使用計(jì)劃 26 國(guó)拔經(jīng)費(fèi)使用計(jì)劃表 2711 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益分析 28 財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)的計(jì)算及說(shuō)明 28 經(jīng)濟(jì)效益分析 30 項(xiàng)目投資評(píng)價(jià) 3012 項(xiàng)目社會(huì)效益分析 3213 項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分析與控制 33 市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn) 33 管理風(fēng)險(xiǎn) 33 技術(shù)風(fēng)險(xiǎn) 33321 項(xiàng)目的意義和必要性現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是由硬件和嵌入式網(wǎng)路操作系統(tǒng)及軟件組成的復(fù)雜實(shí)體，因此僅憑設(shè)計(jì)高效的硬件平臺(tái)并不能提供經(jīng)濟(jì)高效、持久運(yùn)行的產(chǎn)品，控制平面在開(kāi)發(fā)特性及確保設(shè)備可用性方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。CPU主板及轉(zhuǎn)發(fā)平面的速度提升較快，而軟件的結(jié)構(gòu)變化通常卻難以察覺(jué)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)遷移到將帶來(lái)眾多挑戰(zhàn)，包括特性集不兼容、運(yùn)行體驗(yàn)不一致，以及軟件質(zhì)量不一致等。這些潛在挑戰(zhàn)使供應(yīng)商迫切需要構(gòu)建一款強(qiáng)大的控制平面，以支持現(xiàn)在和將來(lái)市場(chǎng)上的硬件產(chǎn)品及其特性。開(kāi)發(fā)靈活、使用持久、高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)OS才能夠在將來(lái)通過(guò)平滑演進(jìn)來(lái)滿(mǎn)足新需求，支持?jǐn)U展和縮減，部署在多個(gè)平臺(tái)上，支持集成豐富的新特性和新功能?，F(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是滿(mǎn)足POSIX要求的軟件平臺(tái)中最高級(jí)的專(zhuān)業(yè)化分支，第一代OS：?jiǎn)纹郊軜?gòu)，通常情況下，面向路由器和交換機(jī)的第一代網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)都是運(yùn)行在內(nèi)存空間的專(zhuān)用映像，提供多個(gè)進(jìn)程來(lái)支持協(xié)議、數(shù)據(jù)包處理和管理工作。第一代網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，降低在嵌入式硬件上運(yùn)行全規(guī)模商用操作系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)，主要目標(biāo)是減少空間占用，加快運(yùn)行速度。一個(gè)失控進(jìn)程能夠耗盡整個(gè)處理器資源或?qū)е抡麄€(gè)系統(tǒng)故障停機(jī)。第二代OS：模塊化操作系統(tǒng)，嵌入式平臺(tái)運(yùn)行全規(guī)模商用操作系統(tǒng)，對(duì)控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面實(shí)施分割，注意力完全集中在控制平面功能上，能夠全面利用多任務(wù)處理、多線程、內(nèi)存管理和內(nèi)容操作的能力，從而大幅度減少了系統(tǒng)級(jí)故障。第三代OS：可擴(kuò)展性和可重構(gòu)系統(tǒng)，要求網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)足夠靈活，與層出不窮的應(yīng)用接客，以便能夠快速部署在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，覆蓋絕大部分的端到端數(shù)據(jù)包傳輸路徑；系統(tǒng)還必須支持持續(xù)運(yùn)行，以便模塊代碼或系統(tǒng)升級(jí)期間出現(xiàn)的軟件問(wèn)題不會(huì)影響正常運(yùn)行。隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷豐富，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)用多業(yè)務(wù)的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)難以滿(mǎn)足要求，可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，它能最大程度降低營(yíng)運(yùn)的CAPEX，有效保護(hù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)投資?？芍貥?gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備平臺(tái)分為軟件平臺(tái)和硬件平臺(tái)兩部分，作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備對(duì)未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用都具有極其重要的意義。人們?cè)谧非缶W(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能的快速提高和帶寬容量的擴(kuò)展；同時(shí)更多地關(guān)注網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在“功能”方面的靈活擴(kuò)展問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)融合的迫切需要。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在體系結(jié)構(gòu)上都是封閉，用戶(hù)只有按照廠家提供的軟件對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置，其可編程特性和按用戶(hù)需求配置的可重構(gòu)特性均非常有限。實(shí)現(xiàn)面向新一代網(wǎng)絡(luò)高度靈活需求的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備為實(shí)現(xiàn)開(kāi)放性、可編程性和支持多服務(wù)的高度可重構(gòu)性。“開(kāi)放”指對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備底層構(gòu)件資源充分地向用戶(hù)開(kāi)放，同時(shí)通過(guò)各個(gè)模塊構(gòu)件及相互接口的定義和通信協(xié)議統(tǒng)一或標(biāo)準(zhǔn)化；“可編程”是指支持對(duì)底層資源的編程控制，從操作層面支持按業(yè)務(wù)需求重組路由器中的模塊構(gòu)件或者改變其屬性；“可重構(gòu)”指在相同的基本平臺(tái)上對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的各種底層資源進(jìn)行重構(gòu)組合，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備服務(wù)功能的靈活重組，產(chǎn)生支持不同業(yè)務(wù)功能或相同業(yè)務(wù)的不同指標(biāo)需要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備或相應(yīng)功能、支持多業(yè)務(wù)融合服務(wù)。 可重構(gòu)是在軟件的控制下，利用可重用資源，重構(gòu)或重組成另一個(gè)計(jì)算平臺(tái)，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。具有可重構(gòu)特征的計(jì)算系統(tǒng)稱(chēng)為可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)。重構(gòu)與重組是可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)改變其功能的2種方式，重構(gòu)是指新計(jì)算系統(tǒng)的功能部件，在舊的計(jì)算系統(tǒng)中不存在，利用舊計(jì)算系統(tǒng)的可重用資源重新構(gòu)造生成．重組是指新計(jì)算系統(tǒng)的功能部件，在舊的計(jì)算系統(tǒng)中存在，通過(guò)重新組合形成新的計(jì)算結(jié)構(gòu)．可重構(gòu)的基礎(chǔ)是可重用資源。FPGA和多核架構(gòu)的出現(xiàn)使得重構(gòu)方式成為可能，其重用資源是基本門(mén)和線，通過(guò)配置文件，定義每個(gè)門(mén)的性質(zhì)和線的連接，改變硬件的功能．可重構(gòu)的目的是為解決硬件結(jié)構(gòu)與應(yīng)用不匹配．按解決問(wèn)題的層次不同，可將可重構(gòu)分為4類(lèi)：(1)門(mén)級(jí)可重構(gòu)，從基本門(mén)級(jí)人手重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)；(2)部件級(jí)可重構(gòu)，早期的重構(gòu)從功能部件人手，通過(guò)對(duì)功能部件的重新組臺(tái)來(lái)適應(yīng)不同的計(jì)算需求；(3)指令級(jí)可重構(gòu)，在標(biāo)準(zhǔn)處理器單元的基礎(chǔ)上增加專(zhuān)用的計(jì)算設(shè)備，為通用計(jì)算提供特殊的計(jì)算支持，以實(shí)現(xiàn)大計(jì)算量指令和子程序的執(zhí)行。這種提高通用計(jì)算機(jī)性能的重構(gòu)方法稱(chēng)為指令級(jí)可重構(gòu)；(4)芯片級(jí)可重構(gòu)：在多處理器互連的基礎(chǔ)上，使處理器位數(shù)可變、處理器個(gè)數(shù)可變或處理器問(wèn)互連可變的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為芯片級(jí)可重構(gòu)。嵌入式操作系統(tǒng)在面向控制、通信等領(lǐng)域采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，指能在確定的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行其功能并對(duì)外部的異步事件做出響應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其操作的正確性不僅依賴(lài)于邏輯設(shè)計(jì)的正確程度，而且與這些操作進(jìn)行的時(shí)間有關(guān)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)邏輯和時(shí)序的要求非常嚴(yán)格，如果邏輯和時(shí)序出現(xiàn)偏差將會(huì)引起嚴(yán)重后果。實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)是指具有實(shí)時(shí)性、能支持實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)工作的操作系統(tǒng)，首要任務(wù)是調(diào)度一切可利用的資源完成實(shí)時(shí)控制任務(wù)，其次才著眼于提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用效率，重要特點(diǎn)是要滿(mǎn)足對(duì)時(shí)間的限制和要求。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有如下功能：任務(wù)管理（多任務(wù)和基于優(yōu)先級(jí)的任務(wù)調(diào)度）、任務(wù)間同步和通信（信號(hào)量和郵箱等）、存儲(chǔ)器優(yōu)化管理（含rom的管理）、實(shí)時(shí)時(shí)鐘服務(wù)、中斷管理服務(wù)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：規(guī)模小，中斷被屏蔽的時(shí)間很短，中斷處理時(shí)間短，任務(wù)切換很快。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行分析，提供強(qiáng)大的功能,但針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的特征與特性而言，共同的缺點(diǎn)是缺乏應(yīng)用的高效性，對(duì)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)支持相對(duì)較弱，迫切需要面向應(yīng)用的、專(zhuān)用特制的新一代嵌入式操作系統(tǒng)。 XX網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)經(jīng)歷前兩代發(fā)展，已經(jīng)完成模塊化、控制管理與數(shù)據(jù)相分離的階段，目前已全面覆蓋網(wǎng)關(guān)設(shè)備、防火墻、VPN、內(nèi)容加速、出口引擎等設(shè)備。2008年公司與清華大學(xué)對(duì)可重構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行前期預(yù)研，在組件化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)構(gòu)件化，結(jié)合目前網(wǎng)絡(luò)設(shè)備大規(guī)模采用多核架構(gòu)，并在安全加密方面使用FPGA作為輔助加速，通過(guò)建立原型系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，使可重構(gòu)操作系統(tǒng)變得更加現(xiàn)實(shí)可能。為了能夠有效降低系統(tǒng)涉及難度、軟件模塊可重構(gòu)、硬件平臺(tái)盡力重用，并可根據(jù)不斷變化的功能需求動(dòng)態(tài)加載不同的處理構(gòu)件，滿(mǎn)足各種新出現(xiàn)的互聯(lián)網(wǎng)處理需求，降低設(shè)備功耗，延長(zhǎng)使用周期和減少電子垃圾，更加節(jié)能環(huán)保，從而實(shí)現(xiàn)XX網(wǎng)絡(luò)在響應(yīng)用戶(hù)需求、降低設(shè)備成本方面進(jìn)一步領(lǐng)先。 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)本項(xiàng)目成果為數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域嵌入式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，在此領(lǐng)域的經(jīng)過(guò)激烈的競(jìng)爭(zhēng)剩下的廠商已經(jīng)不多，目前已構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一操作系統(tǒng)的廠商更是寥寥無(wú)幾，能夠與本項(xiàng)目成果具有可比性的產(chǎn)品只有思科IOS、JuniperJUNOS、華為的VRP平臺(tái)，在開(kāi)源系統(tǒng)方面主要以linux和NetBSD為主。（1）思科IOS：IOS起步較早，發(fā)展過(guò)程是從小逐步到大，整個(gè)OS就是一個(gè)進(jìn)程（Process）。也就是說(shuō)，所有的功能模塊共享同一個(gè)地址空間。這樣的話(huà)，一個(gè)模塊的Bug可能會(huì)影響到其它模塊，甚至造成整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)機(jī)；另外，如果某個(gè)模塊需要更新，必須先停機(jī)，加載新的OS，再重新啟動(dòng)。思科的OS戰(zhàn)略是用三個(gè)OS逐步取代IOS。當(dāng)然，戰(zhàn)略歸戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常復(fù)雜，完成這一工作需要不是一年、兩年，而是五年、甚至十年。再加上IOS數(shù)十萬(wàn)的Installation Base，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)IOS會(huì)長(zhǎng)期存在下去。另一方面，IOS眾多來(lái)源不定的代碼在同一個(gè)地址空間內(nèi)運(yùn)行，Debug非常的艱難。思科的IOS經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，收購(gòu)眾多小型公司，其在模塊化方面做得相當(dāng)出色；思科的IOS在穩(wěn)定可靠性方面具備出色的功能。（2）JuniperJUNOS：JUNOS起步比IOS要晚將近十年，它一開(kāi)始就是一個(gè)模塊化的OS，在開(kāi)源的FreeBSD的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)。Juniper改寫(xiě)了BSD的網(wǎng)絡(luò)部分，如TCP/IP stack和路由協(xié)議，以及用戶(hù)界面，硬件管理部分等，各個(gè)功能模塊都是獨(dú)立的進(jìn)程。可以說(shuō)，與IOS相比，JUNOS是一個(gè)更加現(xiàn)代的OS，一個(gè)模塊的Bug影響其他模塊的可能性較小，比較容易Debug。另外，JUNOS可以進(jìn)行不停機(jī)的功能升級(jí)。當(dāng)然Juniper一直宣稱(chēng)他們的JUNOS貫穿其所有設(shè)備只有一個(gè)OS，實(shí)際上Juniper的這些OS也是來(lái)自其收購(gòu)的幾個(gè)公司（JUNOSe來(lái)自Unisphere，ScreenOS、IVE OS、NetScreenIDP來(lái)自NetScreen，WXOS來(lái)自Peribit，等等），往JUNOS的集成工作也在不斷進(jìn)行，但集成工作進(jìn)展緩慢，在這些OS消失之前，Juniper很可能又兼并了新的公司，他們將不會(huì)只有一個(gè)OS。不過(guò)，Juniper的產(chǎn)品比思科少很多，歷史也比較短，所以其OS的混亂情況要比思科好很多。JUNOS逐步從一個(gè)封閉的系統(tǒng)向開(kāi)放系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變，其逐步實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式的接口、不間斷運(yùn)行等方面有出色表現(xiàn)，高端系統(tǒng)的自愈性、性能方面有相當(dāng)穩(wěn)定的能力。對(duì)于一家網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商來(lái)說(shuō)，一個(gè)OS要好于多個(gè)OS。但是不論是思科還是Juniper，由于許多技術(shù)和非技術(shù)上的原因，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都需要開(kāi)發(fā)和維護(hù)多個(gè)OS。表11 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)對(duì)比表指標(biāo)思科IOSJuniperJUNOSXXOS歷史近30年發(fā)展歷史★★★近二十年發(fā)展歷史★★近十年發(fā)展歷史★性能效率IOS功能復(fù)雜，在轉(zhuǎn)發(fā)效率方面兼顧多方業(yè)務(wù)，性能綜合表現(xiàn)一般，但是在多業(yè)務(wù)處理方面有一定優(yōu)勢(shì)★★★JUNOS在高端路由處理方面表現(xiàn)優(yōu)異，對(duì)于多業(yè)務(wù)處理能力表現(xiàn)一般★★★★針對(duì)業(yè)務(wù)處理表現(xiàn)優(yōu)異，多業(yè)務(wù)融合方面具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)★★★★功能完備性目前具備最完善的數(shù)據(jù)通信功能，涵蓋多協(xié)議、多標(biāo)準(zhǔn)的支持★★★★★具備較全的協(xié)議功能★★★★具備用戶(hù)日常需要的功能★★★系統(tǒng)安全性專(zhuān)用系統(tǒng)，安全保障★★★專(zhuān)用系統(tǒng)，安全保障★★★專(zhuān)用系統(tǒng)，安全保障★★★可靠性業(yè)界知名的高可靠性★★★★★電信級(jí)高可靠性★★★★電信級(jí)高可靠性★★★★實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性★★★★轉(zhuǎn)發(fā)控制分離的實(shí)時(shí)性★★★★轉(zhuǎn)發(fā)、控制、管理分離，分核處理實(shí)時(shí)性★★★★★擴(kuò)