随着网络技术的不断成熟和发展,在现有的网络设备及协议基础之上,想要对已有网络进行创新性试验变得越来越困难。OpenFlow是近年来为支持网络创新研究而提出的基于流分类的新型网络试验技术。论文提出了一种新型的基于开放流表的交换机模型,深入研究了OpenFlow技术的核心部分即数据流分类算法,并对深度报文分类应用中TCAM分类引擎的多维流表管理与更新技术进行了分析。此外,限于访存速度提高较慢,传统的单引擎分类方法常常会导致过多的延时和高功耗。论文对开发多个TCAM器件的并行应用进行了研究,在此基础上,提出了芯片级的报文并行分类引擎方案。本文的主要工作和创新点包括:1.深入研究了OpenFlow技术,针对OpenFlow技术的组成结构特点和功能特性,提出了一种OpenFlow的交换机模型——CMS。2.针对基于TCAM的流分类算法以及深度报文分类的应用需求,提出了多维流表查找性能评价模型,以及对TCAM内多维流表的管理和更新4项关键技术。针对基于TCAM报文分类引擎查找速率和吞吐量的不足,提出了一种基于流水与并行查找的TCAM分类引擎设计方案,使用该方案可以有效提高查找速率,节省存储空间以及功耗需求。3.利用FPGA技术实现了Centralization Managment原型交换机CMS,应用于IPSec协议加速方案中。理论分析和仿真结果表明:应用该方案可以实现快速、高效的IPSec协议处理速度。综上所述,本文对TCAM报文分类引擎设计进行了一系列的研究,研究成果对于开发基于OpenFlow的新型网络协议试验技术具有重要意义。