近年来,数据中心网络(Data Center Network,DCN)已成为全球重要的基础设施。预计到2021年,全世界94%的工作和计算任务会通过数据中心进行处理,每年的云数据中心总流量将达到19.5ZB。由于DCN在互联网中的作用越来越重要,而网络延迟是数据中心云计算业务发展的关键影响因素,因此,降低延迟成为DCN最重要的任务之一,DCN低时延相关技术的研究,将在改善网络服务能力、提升用户体验方面具有非常重要的应用价值和前景。目前研究人员已经提出了许多DCN低时延方案,一是基于TCP拥塞控制进行传输协议改进,如DCTCP、D2TCP等;二是通过流调度进行流量优化,代表方案有PDQ、PIAS等;三是基于SDN的控制方案,如OpenTCP、TCCS等。清华大学下一代互联网实验室提出了DCN主动缓冲队列(Active Buffer Queue,ABQ)方案,通过在交换机上部署主动缓冲队列调整网络流中反向确认包的步速,来实现细粒度的速率调节,进而缓解网络拥塞,降低网络时延。在DCN低时延方案的测试验证方面,目前研究大多是将软件网络模拟器作为测试、评估和验证的手段,但软件仿真存在仿真度不高和效率低下的缺点。NetFPGA是斯坦福大学开发的开源性网络实验平台,可以提供Gb/s级的硬件开发环境,方便研究人员在接近于实际的环境下对新设计的网络模型进行硬件可行性与性能的测试。本文通过对NetFPGA系列最新型平台NetFPGA SUME进行深入研究,基于该平台实现了ABQ方案,验证了方案的硬件可实现性和性能的可靠性。本文的主要研究内容如下:(1)对DCN低时延方案和NetFPGA平台的研究现状进行了研究,在深入研究NetFPGA SUME平台基础上对其硬件架构、开发环境搭建、开发流程、数据通路及标准接口进行了详细总结介绍,为后续相关研究提供了便利。(2)针对NetFPGA SUME平台特点对ABQ方案进行了局部优化和改进。在实现ABQ方案过程中,根据平台特点对方案的队列规则重新进行了设计,以一种近似的细粒度多区间分段阈值法来代替原来的线性规则,重新设计后的规则便于在NetFPGA SUME平台上实现,同时也提高了平台的资源利用率。(3)基于NetFPGA SUME平台实现了ABQ方案,为该方案提供了一个真实可信的高性能测试环境,验证了方案的硬件可实现性,同时基于NetFPGA SUME实现了DCTCP方案以进行性能对比验证。(4)使用Vivado开发软件自带的仿真器对所实现的ABQ和DCTCP两个方案进行了仿真验证,设计了ABQ的测试方案并搭建DCN的模拟环境,对ABQ方案在ALL-to-ALL和Incast两种场景下的性能进行了测试。实验结果及分析表明ABQ相比于对比方案DCTCP平均时延下降22.5%,时延较低且相对稳定,在DCN中ABQ比DCTCP具有更高的性能和应用价值。