互联网极大地改变了人们的生活,促进了社会和经济的发展。但是,随着物联网、车联网、云计算、大数据等新型网络技术的发展和普及,传统的互联网正面临着前所未有挑战。一方面,新型网络协议的不断涌现导致网络结构日益复杂,数据包难以在不同网络协议之间跨协议传输,异构网络被分割为信息“孤岛”。另一方面,新兴网络业务的蓬勃发展导致用户对网络性能的需求急剧增加。在异构网络场景下,传统的多路径传输技术存在传输效率低下以及无法支持多种网络协议等问题,难以满足未来网络的发展需求。基于上述问题,本文提出了一种基于可编程数据平面的跨协议多路径传输机制,通过赋予数据平面处理状态信息的能力,实现基于网络状态的多路径动态转发策略,从而提高系统的传输效率和可靠性。此外,得益于P4语言的协议无关性,数据包几乎可以在任意网络协议之间跨协议传输,扩展了网络的边界,促进了异构网络的融合。本文的主要贡献包括以下三部分:(1)本文设计实现了一种数据平面带状态转发机制。通过在数据平面存储本地状态表并提供状态转移操作,使数据平面具备了维护、处理状态信息的能力。从而避免了数据平面与控制平面不必要的信息交换,提高了数据平面的转发效率。(2)本文设计实现了一个多路径传输子系统,该子系统可以基于网络状态信息实现可变粒度的多路径调度策略。具体的,系统根据网络参数动态的调整不同路径的转发粒度,例如包粒度、流粒度和小流粒度。并通过感知网络的拥塞和中断,重新规划调度策略。本文提出的多路径调度策略可以有效缓解接收端的数据包乱序问题,同时提高了网络资源利用率和系统鲁棒性。(3)本文设计实现了一个跨协议传输子系统,该子系统基于网络隧道和协议翻译技术实现数据包的跨协议传输。具体的,数据平面的“匹配+动作”执行单元基于协议转换映射表提供的信息实施协议转换操作,避免了大量繁琐的配置工作。此外,本地协议转换映射表的存在减少了数据平面与控制平面之间的信息交换,提高了数据平面的处理效率。最后,本文对跨协议多路径传输机制进行了功能测试和性能分析。实验结果显示,本文提出的方案可以实现数据包的跨协议多路径传输。在测试网络环境下,与对比方案相比,本文提出的方案使系统的网络吞吐量提高了114.7%,数据乱序率降低了29.5%。当发生路径中断时,本文提出的方案可以及时感知路径的中断并重新规划调度策略,避免了数据包不必要的重传。同时,当路径恢复时,可以及时发现并启用恢复路径,系统的可靠性显著提高。