支持增量式编程的多模态网络环境

崔子熙; 田乐; 崔鹏帅; 胡宇翔; 伊鹏; 邬江兴

doi:10.12263/DZXB.20230852

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支持增量式编程的多模态网络环境

学术论文 | 更新时间：2025-12-08

- 支持增量式编程的多模态网络环境
- Enabling Incremental Programming in PINet Environment
- 电子学报 2024年52卷第4期页码：1230-1238
- 作者机构：
  
  中国人民解放军战略支援部队信息工程大学信息技术研究所，河南郑州 450001
- 作者简介：
  
  [ "崔子熙男，1996年7月出生，河南焦作人.现为战略支援部队信息工程大学博士研究生.主要研究方向为可编程数据平面、软件定义网络.E-mail: czxndsc@163.com" ]
  [ "田乐男，1987年11月出生，陕西咸阳人.现为战略支援部队信息工程大学副研究员.主要研究方向为可编程数据平面、软件定义网络." ]
  崔鹏帅男，1990年4月出生，河南安阳人.现为战略支援部队信息工程大学副研究员.主要研究方向为网络空间安全、新型网络架构.
  胡宇翔男，1982年11月出生，河南周口人.现为战略支援部队信息工程大学教授、博士生导师.主要研究方向为新型网络架构、网络空间安全.
  伊鹏男，1977年11月出生，湖北黄冈人.现为战略支援部队信息工程大学研究员、博士生导师.主要研究方向为网络空间安全.
  邬江兴男，1953年9月出生，安徽金寨人.现为中国工程院院士，战略支援部队信息工程大学教授.主要研究方向为网络空间安全、信息技术.中国电子学会会员编号：E190043780M.
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划课题(2022YFB2901501)
- DOI：10.12263/DZXB.20230852
  中图分类号： TP393
- 收稿：2023-09-11，
  
  修回：2023-11-01，
  
  纸质出版：2024-04-25
- 稿件说明：
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崔子熙,田乐,崔鹏帅等.支持增量式编程的多模态网络环境[J].电子学报,2024,52(04):1230-1238.

CUI Zi-xi,TIAN Le,CUI Peng-shuai,et al.Enabling Incremental Programming in PINet Environment[J].ACTA ELECTRONICA SINICA,2024,52(04):1230-1238.
崔子熙,田乐,崔鹏帅等.支持增量式编程的多模态网络环境[J].电子学报,2024,52(04):1230-1238. DOI： 10.12263/DZXB.20230852.

CUI Zi-xi,TIAN Le,CUI Peng-shuai,et al.Enabling Incremental Programming in PINet Environment[J].ACTA ELECTRONICA SINICA,2024,52(04):1230-1238. DOI： 10.12263/DZXB.20230852.

摘要

当前，多模态网络编程模型与底层硬件紧耦合、强相关，导致网络程序呈现扁平化和单片化特征.因此，持续开发模态程序效率低下且极易出错，制约了网元设备的可用性和可靠性.为此，本文提出面向多模态网络的编程环境（PINet’s Programming Environment，PPE），支持增量式开发网络协议与功能.基于“巨型交换机”思想，PPE提出了一种平台无关的编程模型及语言，支持模块化编程和跨平台移植，通过模块单元的灵活组合提高网络程序的开发效率.同时，针对上述模型设计了前后端分离的编译系统框架.该系统自动化解析并组合分布式的模态程序，通过优化报文处理逻辑自动适配硬件资源约束.实验结果表明，在不影响硬件性能的基础上，PPE能够降低20%的程序开发量，同时引入编译时延和资源开销在合理范围内.

Abstract

At present

programming abstractions of polymorphic network (PINet) are tightly coupled to the underlying hardware

and thus programs are monolithic and target-specific. As a result

it is inefficiency and error-prone to develop programs continuously

which compromises the availability and reliability of hardware devices. In this paper

we present the PINet’s programming environment (PPE) that aims to enable incremental development of protocols and functions. Based on the abstraction of one-big-switch

PPE proposes a target-independent model & language to support modularity and portability. It improves development efficiency by powerful forms of program composition. Correspondingly

the compiler framework is separated from front-end and back-end

so that it can automate the composition and analysis of the distributed programs. The packet processing logic is optimized to fit the resource constraints of hardware. The experimental results show that

PPE can reduce the lines of code by 20% without the affect to hardware performance

while introducing reasonable compilation delay and resource overhead.

关键词

Keywords

references

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