基于前驱查找的快速IP路由查找和更新方案

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维普资讯
第３ ３卷 第 ｌ 期 ３
０ ＿３３ ｌ
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计
算
机
工
程
２０ ０７年 ７月
Ｊ ｌ ０ ７ ｕ ｙ２ ０
Ｎｏ． ３ １
Ｃｏ ｍｐ ｔ ｒＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｕ ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｇ
网络与通 信 ・
文章 编号｛ ｏｏ ４８ ｏ７ ３ １７ ０ 文献标识码： １０—３２（ ｏ） —０２— ３ ２ １ 一 Ａ
中 图分类号ｔＴ ３３ ４ Ｐ９． ０
基 于前 驱 查找 的快速 Ｉ Ｐ路 由查找 和 更新 方案
陆笑天 ，李 囊 ，周学海 ，纪金松
（ 中国科学技术大学计算机科学技术系 ，合肥 ２ ０ ２ ） ３０ ７
摘 要 ：路由器 的转发速率通常受限于选择 路由的速度 ，因此路由查找和更新 的方法在路由器设计 中至 关重 要。文章提出了一种 可硬件 实
也越来越凸显出来。当路 由表变得庞大时 ，对一个给定 的 目
方， 前缀 以外的部分用 ｘ表示 。目标 Ｉ Ｐ地址 同时和所有表项 进行比较， 并根据优先级选择前缀最长的表项作为输出结果。 这种查找方式可 以达到很高的速度 ，但不幸的是价格昂贵 ，
且路 由表受限于 Ｃ ＡＭ 容量 。 ＢｔＰｔ ｒ ｉ ａｅｎ方式 采 用片上 Ｓ Ａ 和片外 Ｄ Ａ ｔ Ｒ Ｍ Ｒ Ｍ，将路
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现的快速 Ｉ 路 由查找和更新方法 ，将 Ｉ Ｐ Ｐ前缀匹配等价 为地址范 围搜索 ，采用 Ｂ 树结构存储路由表。这种方 案对存储要求较低 ， 由小容 一 仅
量的片上 Ｓ Ａ 和片外 Ｄ Ａ 构成 。实验表明 ，该方案在简单硬件 支持 下就能够达到 Ｏ 一８的转发要求 。 ＲＭ ＲＭ Ｃ４
关健 诃 ： Ｐ路由查找 ；１ Ｉ Ｐ路由更新 ； 一 ；地址 范围；前驱查找 Ｂ树
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１ 概述
通常 Ｉ 由查找都是进行最长前缀匹配…。 Ｉ 由器 Ｐ路 当 Ｐ路 从一个输入端 口接 收到一个数据包时 ，它需要决定从哪个输 出端 口转发此数据包。为此 ，路 由器将 数据包 的 目的地址和 路 由表进行匹配。每个路 由表项都包括网络地址 、子 网掩码 和路由结果等 ３部分 内容。当路 由器接收到 Ｉ Ｐ包后，必须从 路 由表中找到一个具有和 目标 Ｉ Ｐ地址相同 ，且子 网掩码（ 前 缀） 最长的表项作为路 由结果 ，即最长前缀匹配。 随着路 由表的增大 ，存储代价和查找与更新 的效率 问题
由表的结构信息存储在 Ｓ Ａ 中，非叶节点用一个 １ ＲＭ 表示 ，
叶节点用 ０表示 ，按树的层次存放 。叶子节点所对应的路由
信息存放在 Ｄ Ａ 中。 ＲＭ 对于骨干路 由 器只需要 ２Ｋ ５ Ｂ左右 的
片上 Ｓ Ａ Ｒ Ｍ，Ｄ ＡＭ 也大约只需要 ２ ＭＢ，因此容易实现。 Ｒ ５ 查找的时候 ，经过若干 次访 问 Ｓ Ａ 到达叶子节点，然 后经 Ｒ Ｍ
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标地址 ，决定 目标输出端 口所需 的访存次数也相应 增加。而 大路由表存储在片内存储器或者 Ｃ ｃｅ中的成本太高，需要 ａｈ 使用时间开销较高的片外存储器 。目前，一 次片上 Ｓ Ａ 访 ＲＭ 存需要 ｌｓ５ ｓ ｎ￣ ｎ ，一次片上 Ｄ ＡＭ 访存需要 １ｎ ，而 片外 Ｒ ０ｓ