“信息化为中华民族带来了千载难逢的机遇。”“当今世界，信息化发展很快，不进则退，慢进亦退。”“网信事业代表着新的生产力和新的发展方向。” 在习近平总书记关于网络强国的重要指示批示精神引领下，中国移动智慧家庭运营中心（以下简称智家中心）依托移动信息现代产业链链长和长三角协同创新基地（杭州园区），聚焦解决关键技术卡脖子问题，突破国外科技巨头在高性能网络报文转发和数据匹配领域的技术壁垒，自主攻关“高性能转发和匹配组件”，实现国内该领域的自主可控，并协同国产CPU、网卡、操作系统、网络产品厂商等打造全国产软硬一体网络产品生态。

在技术创新方面，智家中心锚定世界一流信息服务科技创新公司“新定位”，持续进行原创性、引领性、前瞻性的技术攻关，突破高性能用户态报文转发、大规模复杂规则拆分与调度、高性能自动机、软硬一体协同优化等多个关键核心技术难题：

攻坚转发组件。采用应用内核旁路、用户态轮询等技术，实现了网卡的用户态驱动。对网卡常用功能进行封装，应用程序通过网卡API层直接操作网卡，跳过OS内核协议栈收发网络数据包，避免了用户态到内核态的数据拷贝和上下文切换开销，大幅提升了网络数据处理能力。原生支持国密算法，网卡支持能力覆盖10G/25G/40G/100G等国内外主流网卡(含国产网卡)，并支持部分云原生虚拟网卡。核心代码在改善哈希算法并行能力、Linux操作系统兼容（不依赖特定厂商许可证）等方面实现自主产权。经中国信息通信研究院的权威评测，转发组件在Intel CPU架构下与Intel DPDK产品性能相当，超过传统内核转发性能10倍以上。

攻坚匹配组件。攻克基于图的支配路径分析、支配区域分析、网络流分析等的复杂规则拆分技术。在图拆分的基础上，设计了基于效率优先级的事件触发调度机制，解决了单一的NFA/DFA自动机引擎在复杂的多规则集下效率低下及内存消耗过高的问题，实现了不同效率匹配器的最优调度与匹配结果快速综合。针对大规模规则匹配场景，创新的前后端两阶段预过滤算法设计，有效减少了无效匹配消耗，预过滤效率提升10倍。充分运用软硬协同优化，对各个性能关键模块，攻关SIMD指令加速的字符匹配器、自动机，实现指令集位宽倍的匹配速率提升。经中国信息通信研究院的权威评测，匹配组件性能已齐平Intel Hyperscan，部分场景下略优与Hyperscan。

国产化适配方面，高性能转发和匹配组件积极拥抱上下游产业链的国产生态体系，适配了鲲鹏、海光、飞腾、龙芯、兆芯、申威等6款国产主流CPU，龙蜥、欧拉、中标麒麟、统信等4款国产操作系统，华为、网讯等2款国产网卡，全面支持基于国产CPU的指令集加速、网卡硬件卸载等优化，并完成了与CPU、操作系统厂商的互认证。

在产业应用方面，智家中心以高性能转发和匹配组件研发为契机，向下融入国产芯片、国产网卡、国产操作系统生态体系，并与国产芯片深度联合，通过软硬协同发挥国产硬件的性能极限，解决网络性能问题，实现国产硬件对标国际头部竞品的网络处理能力，为用户提供高性能网络收发能力及大规模规则并行检测能力。向上服务各类网络、安全等产品，为业务在万兆及以上网络和海量数据的场景下提供高性能网络收发和数据处理能力，当前产品在智家中心家宽业务系统中实现了对国外组件的完全国产化替代，替代以来系统运行平稳，各项功能和性能指标均达到目标要求，服务了智家中心千万级用户的绿色上网、安全大脑等增值业务，另外转发和匹配组件还在专用防火墙、智能网卡、网络测试仪等多款外部厂家的产品上实现落地应用。

图1高性能转发和匹配组件应用场景

当前，高性能转发和匹配组件成功入选《中央企业科技创新成果产品手册》（2023年版）高端装备领域、《2023年浙江省首版次软件产品应用推广指导目录》。

图2 高性能转发软件获“首版次”认定

图3 高性能转发和匹配组件入选中央企业科技创新成果产品手册

下一步，中国移动智慧家庭运营中心将进一步发挥央企先行军、主力军作用，与众多生态伙伴紧密合作，强化产业合作与生态建设，以高性能转发和匹配组件为纽带共建国产软硬件生态联盟，推动产业链上下游的共同发展！