路由查找算法研究与分析
基于压缩NH表的高速IP路由查找算法的研究
ｌ 引 言
由 于因 特 网速 度 不断 提 高 、 网络 流 旨不 断 增 加 和 路 由表 规 模 断扩 大 ， 心 路 由 器 已 经 成 为 制 约 因特 网 性 能 的 主要 棱 瓶 颔 主要 原 因 在 于核 心 路 由器 需 要 执 行 复 杂 的 蹄 山卉 其 找 操 作 日前 ． 论 在 学 术 界 还 是 在 １ 业 界 ，｝ 由查 找 题 无 ＝ ｌ路 ］
彭元喜 ， 玉华 ， 唐 龚正虎
－ 畴科 学 技 术 大 上算 机 ’ ， 南长 沙 ４（ ７ ） 回 学院 瑚 １）３ Ｉ
摘
要 ： 由于 因特 网速度不断提高 、 网络 流量不断增加和路 由表规模 不断扩 大 ， 路 由查找 已经成为制约 核心
路由器性能的土要原固 ， 因而受到 Ｆｒ泛重视 目前 凡们 已经提 出 几种高 速 路 由查 找算 法 ． 没有一种 是理想 的 但 本文提出一种 使用 压缩 Ｎ Ｈ表进行 Ｉ 由查 找的方 法， 具有查找 逮率高 、 Ｐ路 它 更新 时间快 、 存储代 价低 、 易于实现 等特
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ｔ）ｅ ｉ ｉｅ ｌ ｎ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｗ ｒｐ ｓ ｎ ａｇ ｒ ｈ ｆ Ｐ ｆ ｕｉ ｇ Ｉ ｕ ｓｕ ｉｇ ｃ ｍｐ ｅｓ ｄ ｎ ｘ ｏ ｂｅ Ｔ ｅ￣ ｏｉ ｍ ｈ ｓ ｃ ｘｎ ｓ ｄ ａ Ｉ ｈｓ ａ ｅ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ａ ｌ ｏ ｔ ｍ ０ ｌ ｉ Ｉ ｏ ｎ ￣ｋ ｐ ｓｎ ｏ ｒｓｅ ｅ ｔ ｐ ｔ ｌ ． ｈ ｇ ，ａ ａ ● ｈ ａ ｔ ｍｍｃ —
自组织网络的路由算法优化和性能分析研究
自组织网络的路由算法优化和性能分析研究自组织网络是指无中心的、动态的、自发的互联网络，它能够自主地进行组网和协同工作。
在这样的网络中，每个节点都具有自我组织的能力，可以自主决策和管理网络中的数据传输、路由选择等活动。
自组织网络具有灵活性、可靠性、扩展性和适应性等优点，因此在无线传感器网络、移动自组织网络等领域得到广泛应用。
自组织网络的路由算法是关键技术之一，它直接影响了网络性能和可靠性。
传统的路由算法主要采用集中管理或分布式计算的方式，不能很好地适应自组织网络的特点。
因此，针对自组织网络路由算法的优化问题，近年来产生了很多研究成果。
一、传统路由算法的局限性传统路由算法主要采用基于距离向量或链路状态的路由协议，如RIP、OSPF 等。
这些路由协议在较小规模的网络中表现良好，但在大规模、动态的自组织网络中就存在一些局限性。
首先，这些协议需要大量的控制消息，会产生大量的网络开销，降低网络效率。
其次，这些协议的路由选择是基于全局信息的，需要多次全网广播才能建立路由表。
这使得这些协议不适合动态变化的网络，因为它们的路由表难以及时更新。
另外，这些协议的路由选择主要基于网络拓扑结构和链路状态，无法考虑到网络中的负载、拓扑变化等因素，因此容易出现拥塞和不合理路由选择。
二、自组织网络的路由算法自组织网络的路由算法需要考虑到网络的动态性、复杂性和分布式性等因素，因此需要采用适应性、动态性和分布式性较强的路由选择机制。
下面介绍几种较为常见的自组织网络路由算法。
1. ANTNetANTNet是一种基于蚁群算法的自组织网络路由算法，它通过模拟蚂蚁在食物源和巢穴之间寻找最短路径的行为来建立路由表。
在ANTNet中，每个节点都具有独立的寻路能力，每条路径都通过蚂蚁的行为经过优化。
ANTNet通过一些启发式规则来决定路径的选择，如路径质量、距离等因素。
2. AODVAODV（Ad Hoc On-demand Distance Vector）是一种基于需求的路由协议，它利用目的节点广播请求路由信息的RREQ消息，自动建立路由表。
路由查找算法
Waldvogel,George Varghese,Jon Turner, Bernhard Plattner ， ACM Transactions on Computer Systems, 2001”提出了地址前 缀长度空间的二分查找法。
前缀扩展，使应用多比特树的局部成为一个满的子树。
101*
111*
1010* 1011*
1110* 1111*
路由前缀长度空间的二分查找
Trie树算法的实质是地址前缀长度空间的线性查找：先在前缀
长度为1的地址前缀集中寻找相互匹配的表项，然后在长度为2
的地址前缀集中搜索匹配项，以此类推，一直到路由前缀的最 大长度为止。
基本思想是把所有路由前缀按照其长度分为不同的前缀集合，
每个前缀集合内采用哈希算法查找；查找时，从长度位W/2的 集合开始，采用二分查找法。
假设有3个地址前缀0*,00*,111*。对应hash表的组织如下图。假 设现在要查找111。
Hash Tables
Length 1 2 3
Hash o o o
A/C
D
E
A B C D E
0* 1* 001* 10* 110*
多比特检索树（Trie）
在基本的二叉检索树中每次检查一个比特，即一级对应1个比特；
如果让每一级对应多个比特，就可以大大降低树的深度。也就能 够加快路由查找的速度。
每一级对应的比特数被称为查找步宽。查找步宽大于1的Trie树称
问题
（1）地址分配的不灵活导致地址空间的大量消耗及路由表规模不 断增大 （2）由于路由器需要记录所有已经分配的网络地址，特别是C类 地址，它的地址前缀特别多，导致路由表规模增大
路由追踪程序traceroutetracert分析与科普
路由追踪程序traceroutetracert分析与科普⼀、路由追踪程序traceroute/tracertTraceroute是Linux和Mac OS等系统默认提供的路由追踪⼩程序，Tracert是Windows系统默认提供的路由追踪⼩程序。
⼆者的功能相同，都能探测数据包从源地址到⽬的地址经过的路由器的IP地址。
Traceroute/Tracert的实现都借助了TTL：通过向⽬的地址发送⼀系列的探测包，设置探测包的TTL 初始值分别为1,2,3…，根据返回的超时通知（ICMP Time Exceeded Message）得到源地址与⽬的地址之间的每⼀跳路由信息。
虽然两者输出结果⼀致，但在实现原理上还有着显著的差别。
⼆、Traceroute实现原理1. 从源地址发出⼀个UDP探测包到⽬的地址，并将TTL设置为1；2. 到达路由器时，将TTL减1；3. 当TTL变为0时，包被丢弃，路由器向源地址发回⼀个ICMP超时通知（ICMP Time Exceeded Message），内含发送IP包的源地址，IP包的所有内容及路由器的IP地址；4. 当源地址收到该ICMP包时，显⽰这⼀跳路由信息；5. 重复1～5，并每次设置TTL加1；6. 直⾄⽬标地址收到探测数据包，并返回端⼝不可达通知（ICMP Port Unreachable）；7. 当源地址收到ICMP Port Unreachable包时停⽌traceroute。
注：1. Linux和Mac OS等系统使⽤UDP包进⾏探测，⽬标端⼝号默认为33434，每次探测⽬标端⼝号加1。
Traceroute故意使⽤了⼀个⼤于30000 的⽬标端⼝号，以保证⽬标地址收到数据包后能够返回⼀个“端⼝不可达”的 ICMP 报⽂，于是源地址就可将端⼝不可达报⽂当作跟踪结束的标志。
2.Traceroute每跳默认发送3个探测包（发包的数量可通过-q进⾏设置），探测包的返回会受到⽹络情况的影响。
信息科学中的智能路由算法研究分析
信息科学中的智能路由算法研究分析随着互联网的快速发展和普及，信息传输的效率和质量成为我们生活中一个重要的课题。
对于大规模网络中的路由问题，智能路由算法的研究关乎网络的性能和效率。
本文将就信息科学中的智能路由算法进行深入研究与分析。
一、智能路由算法的概述智能路由算法是通过对网络中各节点的状态和拓扑结构的感知，以及对数据流量的分析和预测，从而决定最优路径的选择。
相较于传统路由算法，智能路由算法拥有更强的适应性和自适应性，能够根据网络的实际情况动态地调整路由策略，提高数据传输的效率和质量。
二、智能路由算法的分类根据路由决策所依据的信息和策略不同，智能路由算法可以分为静态路由算法和动态路由算法。
静态路由算法一般依赖于静态配置和固定的路由策略，适用于网络拓扑相对稳定的场景。
而动态路由算法则根据网络中的动态变化来进行实时的路由选择，适用于网络拓扑变化频繁的场景。
在动态路由算法中，常用的算法包括最短路径算法、负载均衡算法和拥塞控制算法等。
最短路径算法通过计算各路径的距离，选择最短路径作为传输路线，以保证数据能够快速到达目的地。
负载均衡算法则通过对各路径上的数据流量进行动态调度，避免网络中的某些节点负载过大，从而提高网络的整体性能。
拥塞控制算法则根据网络拥塞的程度，采取相应的措施，调整路由策略，以确保网络的稳定性和可靠性。
三、智能路由算法的应用智能路由算法广泛应用于各种网络环境和场景中。
在数据中心网络中，智能路由算法能够高效地处理海量数据，提高数据在分布式系统中的传输速度和稳定性。
在无线传感器网络中，智能路由算法可以根据节点间的关系和能量消耗等因素，选择合适的路径进行数据传输，延长网络的寿命。
此外，智能路由算法还可以应用于智能交通系统中。
通过实时感知交通状况和拥堵情况，智能路由算法可以为驾驶员提供最优的行车路线，减少交通堵塞和能源浪费。
同时，智能路由算法能够自动优化道路信号控制，提高红绿灯的调度效率，优化交通流。
计算机网络的路由算法
计算机网络的路由算法在计算机网络中，路由算法是用来确定数据包从源节点到目标节点的路径的一种算法。
它是实现网络通信的重要组成部分，承担着决定数据传输路线的关键任务。
本文将介绍几种常见的路由算法。
一、最短路径算法最短路径算法是一种常见且重要的路由算法。
它的目标是找到节点之间的最短路径，以最快速度将数据包从源节点发送到目标节点。
其中，迪杰斯特拉算法和贝尔曼-福特算法是两种常见的最短路径算法。
迪杰斯特拉算法（Dijkstra Algorithm）是一种广泛应用于计算机网络中的最短路径算法。
它通过计算从源节点到其他节点的最短路径，并记录路径上的节点和距离，最终找到从源节点到目标节点的最短路径。
该算法具有高效性和准确性，很好地满足了网络数据传输的需求。
贝尔曼-福特算法（Bellman-Ford Algorithm）是另一种常用的最短路径算法。
与迪杰斯特拉算法不同的是，贝尔曼-福特算法可以处理包含负权边的图。
它通过迭代地更新节点之间的距离，直到收敛为止，找到最短路径。
虽然贝尔曼-福特算法的效率较低，但其对于具有复杂网络结构的情况仍然具有重要的应用价值。
二、最优路径算法除了最短路径算法，最优路径算法也是计算机网络中常用的路由算法之一。
最优路径算法旨在找到包括最少跳数、最小延迟或最大带宽等特定需求的路径，以满足网络通信的性能要求。
例如，最小跳数算法（Minimum Hop Routing）是一种常见的最优路径算法，它通过选择路径上的最少跳数来实现数据传输。
这在实时性要求较高的应用场景中非常有用，如语音通话和视频会议等。
另外，最小延迟算法（Minimum Delay Routing）和最大带宽算法（Maximum Bandwidth Routing）也是常用的最优路径算法。
前者通过选择具有最小传输延迟的路径来实现数据传输，适用于对实时性要求较高的应用。
而后者则通过选择具有最大传输带宽的路径来实现数据传输，适用于对吞吐量要求较高的应用。
IPv6路由查找算法研究
第29卷第3期山东通信技术V oI．29N o．3 1竺!竺!星叁塾堡堡呈堡篁竺些竺竺!!竺!竺!呈!坠竺!竺壁垒!呈；!竺!I Pv6路由查找算法研究陈祥云(南京邮电大学计算机学院，南京210003)摘要：随着I nt em et的发展，路由信息不断增加，路由表急剧膨胀，路由查找问题已经成为影响网络通信速度的重要因素。
I Pv6的应用将使这一问题更加突出，而当前已有的针对I Pv4提出的算法很难满足I P v6快速路由查找的需要。
本文在详细分析I Pv6地址体系结构的基础上，对当前I Pv6主流的三种路由查找算法(TSB、B TL盯、D B H)进行了深入对比研究。
关键词：I P v6网络地址结构路由查找算法1引言随着I nt e m et规模的急剧膨胀．I nt er net上的主机数目正在成指数方式增长，应用业务的多元化导致网络流量的迅速增加。
电子商务等应用则对网络安全性提出了更高的要求。
l Pv6正是在人们对IPv4协议的地址空间、性能以及安全性等方面提出更高要求的情况下应运而生的。
为消除网络流量增加所带来的影响。
保证I nt em e t的服务质量，必须让数据包能够及时转发。
影响数据包转发速度的主要因素有三个：链路传输速度，路由器的数据处理能力和路由查找速度。
前两个因素目前已经有了较好的解决方案，而第三个因素则成为数据包转发速度的瓶颈。
当前已有的口路由查找算法大多是针对I P v4的，而其中的绝大多数并不适合于I Pv6。
因此，有必要进行针对I Pv6的高速路由查找算法的研究。
以提出适合I Pv6的高速路由查找算法。
2口v6地址体系结构2．1矾6地址表示I Pv6地址有128位．是l Pv4地址长度的4倍。
R FC l884规定的标准语法建议把I Pv6地址的128位(16个字节)写成8个16位的无符号整数，每个整数用4个十六进制位表示，这些数之间用冒号分开，例如：2001：2002：l f01：l：280：6702：f e4d：3eef o某些I Pv6地址中可能包含一长串的“0”。
路由算法大概综述
因特网的路由选择算法摘要:路由选择协议是路由器用来完成路由表建立和路由信息更新的通信协议。
路由算法在路由协议中起着至关重要的作用,采用何种算法往往决定了最终寻径结果。
本文主要讨论设计路由算法应具有的原则以及第一个得到广泛使用的路由算法RIP和最短路径Dijkstra算法。
1 路由算法概述1.1 路由算法的特点路由选择协议的核心就是路由算法,即需要何种算法来获得路由表中的个项目。
一个理想的路由算法应该具有如下特点。
(1)算法必须是正确的和完整的。
这里,“正确”的含义是指沿着各路由表所指引的路由,分组一定能够最终到达目的网络和目的主机。
(2)算法在计算上应简单。
路由选择的计算不应使网络通信量增加太多的额外开销。
(3)算法应能适应通信量和网络拓扑的变化,这就是说要有自适应性。
当网络中的通信量发生变化时,算法能自适应的改变路由以均衡个链路的负载。
等某个或某些节点、链路发生故障不能工作,或者修理好了再投入运行时,算法也能及时的改变路由。
有时称这种自适应性为“稳健性”(robustness)。
(4)算法应具有稳定性。
在网络通信量和网络拓扑结构相对稳定的情况下,路由算法应收敛于一个可以接受的解,而不应使得出的路由不停的变化。
(5)算法应是公平的。
路由选择算法应对所有用户(除了少数优先级高的用户)都是平等的。
例如,若仅仅使某一对用户的端到端时延为最小,但却不考虑其他的广大用户,这就明显的不符合公平性的要求。
(6)算法应是最佳的。
路由选择算法应当能够找出最好的路由,使得分组平均延时最小而网络的吞吐量最大。
我们希望得到“最佳”的算法,但这并不是最重要的。
对于某些网络,网络的可靠性有时要比最小的分组平均延时或最大吞吐量更加重要。
因此,所谓“最佳”只能是相对于某一种特定要求下得出的较为合理的选择而已。
一个实际的路由选择算法,应该尽可能接近于理想的算法。
在不同的应用条件下,对以上提出的六个方面也可有不同的侧重。
1.2 路由算法的分类路由选择算法是个非常复杂的问题,因为它是网络中的所有节点共同协调工作的结果。
IPv6路由查找算法探究
层仅将数据 帧从 导线 的一端 送到 其另一 端 ， 以， 所 网络层是 处理端 到端数据 传输 的最 底层 。正 因为如 此 ， 决定 了 Ｉ Ｐ路 由寻址最根本 的任务 就是进行地址转换 。
够处理 真实的大容量 路由表以及预处理时间短等。
［ 收稿 日期］ ０ ９—１ ２ ２０ １— ６
网络 层 的功 能是 将 源 端 发 出 的 分 组 经 各 种 途 径 送 到 目 的端 ， 一 功 能 和 数 据 链 路 层 形 成 了鲜 Βιβλιοθήκη 的 对 比 ， 据 链 路 这 数
带宽 、 流量等都呈指数级增长 ， 这对 路 由器 中 Ｉｖ 由查 找 Ｐ６路
算法对 大容量路 由表处理 的适 应性 以及报 文转 发查表 的能 力提 出了更 高要 求。通 常评价 Ｉ 由查表算法 的标准 主要 Ｐ路 有 高速查找 、 内存 需求小 、 更新 时 间短 、 现 的灵 活性强 、 实 能
路由器工作在 Ｏ Ｉ Ｓ 七层模 型的网络层 ， 它通过执行路 由
要的协议之一。Ｉ Ｐ协议是 以信息 包为基 础 的协 议 ， 于 Ｏ Ｉ 位 Ｓ 七层模 型中的网络层 。Ｉｔ ｎ ｔ ｎｅ ｅ 标准 的网络协议 Ｉ ｒ Ｐ的当前形 式 （Ｐ４ 已越来 越捉襟见 肘 ，Ｐ地址 资源 越来越 紧张 ， 由 Ｉｖ ） Ｉ 路 表越来越庞大 ， 由速度越来越 慢。虽然各方 面都在研究 一 路 些补救 的方法 ， 如用地址 翻译 （ Ａ ） Ｎ Ｔ 来缓解 Ｉ Ｐ地址 的紧张 ， 用无类域问路 由选择 （ ＩＲ） 改善路 由性 能等 ， 这些 方 ＣＤ 来 但 法只能给 Ｉｖ 些 喘息 的余地 ， Ｐ４一 并不 能完 全解 决其 先天 的
算法 ， 路径选择 将 报文 分组 从 物理 连接 的一端 传送 到另 一
路由查找算法
• Hash函数技术：这个函数规定了索引表建立的计算方 法。首先将所有关键字按照上面规定好的计算方法计 算，利用计算结果建立一张索引表，表是前部是计算 结果即为索引，后面是数据信息。索引表建立完成后， 当有待查数据来到时，利用相同的Hash函数计算，并 按照计算的结果查找索引表。
PPLS算法基本思想
• PPLS由三部分组成 »长度猜测部分 »Hash表部分 »重新猜测部分 当在长度猜测部分没有猜测成功或在
用来验证所猜测的长度的前缀是否真 是存在，其中存储了路由表项的全部 详细信息，采用Hash链表； Hash表中没有找到匹配时进行的从操 作。
N取决IP前缀长度分 详细过程——建立比特数组和 Hash 表 布特性 • (1.1).将所有IP前缀分为N组即为图中的G(i)，采用比特 数组集合来存储，然后通过在每组尾部加0的方式扩展 到该组所包含的最长前缀长度。 例如：将IP前缀分为4组(N=4)： 8~12 ,13~16,17~20,21~24 对于13~16需要扩展成16 比特 • (1.2).建造完N组比特数组后，每组用来记录相应IP前 缀组的长度信息；每个前缀的长度信息就是通过截取 它上面的‘M’个比特串的值，并将这些值对应的比 特数组位置置1来实现的。
并行前缀长度猜测算法——PPLS
相关技术介绍 • • • • • • 并行技术 CIDR(无类域间路由) 最长前缀匹配 前缀扩展技术 前缀截取技术 前缀缩进
CIDR(构造超网)
• 特点 • 1.消除了传统的A,B,C类地址以及划分子网的概念 形式：IP地址={<网络前缀>，<主机号>} • 2.把网络前缀都相同的连续IP地址组成一个“CIDR地 址块”
查表过程
• 2.2）查找各个比特数组集合G(i)中对应比特数组相应 比特位，检测各个值所对应的比特是否被置为1.若不 全为1，则该IP前缀绝对不属于此时的前缀长度。 • 2.3）若全为1，则说明IP的前缀长度可能为此表所存 在的前缀组所包含的长度，需要进一步精确匹配。 • 2.4）若某个比特数组集合中并不是所有的比特位都被 置1.采用前缀缩进。
高端路由器路由查找算法分析与实现
ｔ ｅ ｌ ｃ ｔｉ ｈ ｅ ｉｎ ｏ ｉｈ ｅ ｄ ｒｕ ｅ ． ｈ ａ ｉ ｆ ｈ ｅ ｉ ｄ ｉ ｌ ｍｅ ｔｔ ｎ ｏ ｅ ｎ ｗ ａ ｇ ｒ ｈ ，ｈ ａ ｓ ｅ ｕ ｔ ａ ｉａ ｅ ｏ ｒ ｐ ａ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆｈ ｇ － ｎ ｔｒ Ｏｎ ｔ ｅ ｂ ｓｓｏ ｅ ｄ ｓｇ ａ ｍｐ ｅ ｎ ａｉ ｔ ｅ ｌｏ ｔ ｍ ｔ ｅ ｒ ｌｔ ｔ ｓ ｌ ｖ ｄ ｔ ｓ ｏ ｔ ｎ ｎ ｏ ｆ ｈ ｉ ｅ ｅ ｒ ｌ ｔ ａ ｈ ｉ Ｔ ｉ ａ ｃ ｉｈ ｒｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｔａ ｈ ｈ ｔｔ ｅ ＭＢ ｔ ｒ ｈ ｍｕ ｈ ｈ ｇ ｅ ｅ ｏ ｍａ ｃ ｈ ｎ ｔ ｅ ＡＶＬ ａ ｄ ｉ ｉ ｅ ｉ ｌ ｎ ｈ ｇ － ｎ ｕ ｅ ＇ ｄ ｓｇ ． － ｅ ｓ ｆ ｎ ｔ ｓｆ ａ ｂｅ ｉ ｉｈ ｅ ｄ ｒ ｔｒ ｅ ｉ ｓ ｏ ｓ ｎ
Ｃ ｃ 的命 中率将显著降低。这种 情况特 别会存 在于互 联 网核 ａｈ ｅ
心路 由器上 。
２ ）二次查找的 问题 在 Ｃ ｃ ｅ ａｈ 未命 中时 ， 必须 重新在路 由 表 中进行路 由的最佳 匹配 ， 这也将导致查找效率下降 。
３ ａｈ ）Ｃ ｃｅ中内容淘汰的 算法 当 Ｃｃ 已满 ， ａｈ ｅ 如果 要加 入
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ Ｉ ｉ ａ ｔ ｌ ｅ ａ ａｙ ｅ ａ ｄ ｓ ｍｍａ ｉｅ ｔ ｅ ｄ ａ ａ ｋ ｆ ｈ ｎ ｔ ｓ ｒ ｃｅ ｗ ｎ ｌｚ ｎ ｕ ｈ ｉ ｒ ｈ ｒｗｂ ｃ ｓｏ ｅＡＶＬ ａｇ ｒ ｈ ａ ｄ ｃ ｎ ｅｖ ｏ ｕ ｅ ｔ ｅ ｎ ｗ ａ ｇ ｒ ｈ ＭＢ ｔＴ ｅ ｚ ｔ ｌｏ ｉ ｍ ｎ ｏ ｃ ｉｅ ｔ ｓ ｅ ｌｏ ｔ ｍ， ｉ ｉ ｔ ｈ ｉ －ｌ
新 的路 由表项 ， 则必须淘汰 已经存在于 Ｃ ｃ ｅ中的某 一表项 ， ａｈ 该 算法 的设计将影 响到 Ｃ ｃ ｅ的命 中率 ， 终也将 影 响路 由的查 ａｈ 最
采用分段哈希方法的IPv6路由查找算法研究
度 ， 满 足 下 一 代 互联 网 Ｉｖ 展 的 需 求 。 以 Ｐ ６发
关键 词 ： 由查找 ；哈希表 ； 多分支 Ｔｉ树 ；最长 前缀 匹配；树 形结构 路 ｒ ｅ 中图法分 类号 ：Ｐ ９ Ｔ ３３ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号： ００７ ２ ２ １） ２４ ９ —４ １０ —０４（０ ０ ２ ．７ ００
０ 引 言
路 由器 是 网络 互 联 的 核 心 设 备 ， 的 性 能 直 接 影 响着 网 它
理 报 文 的机 制 ［ 这 都 影 响 了 路 由器 的 工 作 效 率 ， 路 由器 的 １ １ ， 给
设 计 和 制 造 提 出 了挑 战 ， 其 １８ 的 Ｉ 址 对 路 由表 查 找 尤 ２位 Ｐ地
算 法 提 出 了新 的 更 高 的要 求 。 现 有 的解 决 Ｌ Ｍ 瓶 颈 的 算 法 Ｐ
大 都 针 对 Ｉｖ Ｐ ４的 ３ 位 地 址 设 计 ，不 能 直 接 移 植 或 者 扩 展 到 ２
络 通 信 的质 量 。 目前 主 要 有 ３个 制 约 路 由器 性 能 的 问题 ：路 由查 找 、 组 交 换 和 输 出 调 度 。对 于 分 组 交 换 和 输 出 调 度 问 分
ａ ｅｏ ｋ ｐ ｔｒｎ ｉｔｏ ｃｉｖ ｓ ｒｅｒｈ ｕｔ ｅｄ ｎ ｍｏｙａｃｓ．Ｔ ｉｐｏ ｏｅ ｈ ｍｅ ｓｓ ｉ ｌｄｔ ｒｃｕｅ ｐｒ ｓｈ ｏ ｕ ａｔ ｇｐ ｎ ｈｅｅ ａｔ ａ ｊｓｎ ｅ ｅ ｔ ｌ ｓ ｉ ｏ ｔａ ｆ ｅｓ ｃ ｏ ｍｅ ｒ ｅｓ ｈｓ ｒｐ ｓｄ ｃｅ ｅ ｍｐｅ ａ ｓ ｕｔｒ， ｅ— ｃ ｓ ｕ ｓ ａｔ
路由查找算法研究综述
1000-9825/2002/13(01)0042-09©2002 Journal of Software 软件学报Vol.13, No.1 路由查找算法研究综述*徐恪, 徐明伟，吴建平， 吴剑(清华大学计算机科学与技术系网络研究所,北京 100084)E-mail: xuke@;xmw@摘要：随着Internet的迅猛发展,用于主干网络互联的核心路由器的接口速率已经达到了2.5Gbps~10Gbps.这一速率要求核心路由器每秒能够转发几百万乃至上千万个以上的分组.分组转发的重要一步就是查找路由表,因此快速的路由查找算法是实现高速分组转发的关键.路由查找需要实现最长前缀区配.近年来,研究人员提出了多种路由查找算法,以提高查找性能.分析了路由查找问题及其难点,全面综述了各种查找算法,并对它们进行了详细的分析和比较,最后指出了进一步的研究方向.关 键 词：路由查找;最长前缀匹配;Trie树;哈希;CAM 中图法分类号: TP393 文献标识码: A徐恪等:路由查找算法研究综述4344 Journal of Software软件学报 2002,13(1)徐恪等:路由查找算法研究综述4546 Journal of Software软件学报 2002,13(1)徐恪等:路由查找算法研究综述4748 Journal of Software软件学报 2002,13(1)徐恪等:路由查找算法研究综述4950 Journal of Software软件学报 2002,13(1)Survey on Routing Lookup AlgorithmsáXU Ke, XU Ming-wei, WU Jian-ping, WU Jian（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎｅｔｗｏｒｋ，Ｅｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８４，Ｃｈｉｎａ） E-mail: xuke@;xmw@http: //Abstract: With rapid development of Internet,the line speed of core router has reached 2.5Gbps and even 10Gbps beyond.This speed orders core router to be able to forward ten millions of packets per second.Route lookup is an important step of packet forwarding,so high speed IP address lookup algorithm is the key component of high speed packet forwarding.IP address lookup requires a longest matching prefix search.In the last couple of years,various algorithms for high-performance IP address lookup have been proposed.In this paper,the difficulty of route lookup is analyzed.and a surved of all kinds of lookup algorithms,which are comparted in detail,is also presented.At last,some challenging open problems are identified.Key words: route lookup;longest matching prefix;Trie-tree;Hash;CAMáReceived May 30,2001; accepted September 14,2001Supported by the National Natural Science Foundation of China under Grant No.90104002; the National High TechnologyDevelopment 863 Program of China under Grant No.863-306-ZD-07-01。
计算机网络的路由选择算法有哪些详解各种路由选择算法的优缺点
计算机网络的路由选择算法有哪些详解各种路由选择算法的优缺点计算机网络中，路由选择算法是决定数据包从源节点到目标节点的路径的重要机制。
不同的路由选择算法具有各自的优缺点，对网络性能和效率起着不同的影响。
本文将详细介绍几种常见的路由选择算法，并分析它们的优缺点。
一、静态路由选择算法静态路由选择算法是指在网络拓扑结构不变的情况下，通过手动配置网络设备的路由表来实现路由选择。
常见的静态路由选择算法有默认路由、固定路由和策略路由。
1. 默认路由默认路由是指将所有非本网络的数据包都转发到同一个默认下一跳节点的路由选择方式。
优点是简单、易于管理和实施，适用于规模较小、拓扑结构比较简单的网络。
缺点是没有考虑到网络负载和拥堵情况，无法实现灵活的数据传输。
2. 固定路由固定路由是通过手动配置网络设备的路由表来设置固定路径的路由选择方式。
优点是对特定网络流量的传输进行了有效控制，可以实现较高的性能。
缺点是需要手动配置，对网络规模较大的情况不适用；且不能动态适应网络拓扑的变化。
3. 策略路由策略路由是通过设置一系列策略和条件来实现路由选择的方式。
根据不同的路由策略，将数据包送往最佳的路径。
优点是可以根据具体需求进行动态路由选择，适应不同的网络状况。
缺点是配置复杂，容易出错。
二、动态路由选择算法动态路由选择算法是根据网络拓扑结构的变化和网络负载状态，通过节点之间的路由协议自动学习和更新路由表的选择方式。
常见的动态路由选择算法有距离矢量路由算法（Distance Vector Routing）、链路状态路由算法（Link State Routing）和路径矢量路由算法（Path Vector Routing）。
1. 距离矢量路由算法（DVR）距离矢量路由算法是一种基于每个节点之间距离向量的选择算法，典型的代表是RIP（Routing Information Protocol）。
其优点是简单、易于实施。
缺点是计算复杂度高，收敛速度慢，对大型网络不适用。
路由查找算法的性能分析与研究
址查 找算法是实现高分组转 发的 关键技术 。Ｐ Ｉ地址查找 需要
前缀长度的线性遍历 实现最长前缀匹配。传统的二进制Ｔ ｉ 树和路径压缩Ｔ ｉ ｒｅ ｒｅ
树的不足之处在于查找过程需要大量的存储器访问操作。 近 几年 来， 随着对路 由器研 究的逐步深 入以及对于路 由器性能
大十 １ ，所以它的搜索效率大大提高 ｒ。
１２地址前缀长度 的二分查找法 ． 为了能够 减少查 找的时间，Ｗ ｌｖｇ ｌ ａｄｏ ｅ 等人 … 提 出 了
要求的不断提高，人们提出了一些新的地址前缀查找算法，
与二进制 Ｔ ｉ树和路径压缩 Ｔ ｉ树 等传统 的地址前缀查找 ｒｅ ｒｅ 力法相 比，这些算法在算法性能方面有 ＿很人的提高。 ‘ ｒ
ｐ ｆｏ ｍａ ｅ． Ｔｈ ｒｅｓ ａｒｃ ｊ ｄｉ ａｒｅ ｔ ａｔ： ａｌ ｈ ｅｒ ｒ ｎｃ ｅ ｅ ｈ ｎ ｃ ｄ ｈ ｔ ｏｕｇ ｂｊ ｒｙ ｅ ’ ｄｏ ｎ’ ｉ ｐｒ ｅ ｈ ｎａ ｓ ａｌ ｃｈ ｅｓ ｔ ｍ ｏｖ ｍｕ ｔ ｅ ｅｒｆ ｒ ｎｃ ｃｈ ｏｎ ｈ ｐ ｏ ｍａ ｅ． ｉ ｔｓ
１ 几种路 由查找算法
在地址前缀长度空间内进行二分查找的算法思想。 如果能够
在前缀 长度 空间内实 现二分查找， 么整个查 找性能就可 邵 从 ０ｗ提 高到 ０ ｏＷ。 Ｈ （） ｌ ｆ ｇ） ｆ是我们不 能简单地将二分查找法
直接应 用到前缀长度空间 内， 例如， 假设有３ 个地址前缀 ０ ，
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｉ ａ ｅ ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ ｅ ｅ ａ ｃ ｒ ｅｌ ｏ ｔ ｎ ＾ ｇ ｒ ｔ ｉ ｎ ｎ ｙ ｅ ｈ ｉ ｏ ｐ ｅ ｉ ｙ ａ ｄ ａ ｔ ａ ｓｒｃ： ｈ Ｓ ｐ ｐ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｓ ｖ ｒ ｌ ｕ Ｆ ｒ Ｒ ｕ ｉ ｇ 】 ｏ ｉ ｈ ｓ ａ ｄ ａ ａ１ ｚ ｄ ｔ ｅ ｒ ｃ ｍ ｌ ｘ ｔ ｎ ｃ ｕ ｌ ｔ ｎ
无线网络中的多路径路由算法研究
无线网络中的多路径路由算法研究随着移动互联网和物联网的不断普及，无线网络已成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。
而在无线网络中，路由算法是一项至关重要的技术，它直接影响着网络的性能和可靠性。
近年来，随着网络规模的不断扩大，无线网络中的多路径路由算法逐渐成为了研究热点之一。
一、多路径路由算法的基本思想在传统的路由算法中，数据包只会选择一条路径来传输。
而多路径路由算法则是让数据包同时选择多条路径来传输。
其基本思想就是利用多条路径来实现数据包的冗余传输，提高系统的可靠性和性能。
例如，在一个由A、B、C三个路由器组成的网络中，如果只有一条路径从A到C，当这条路径中出现故障时，数据包将无法传输。
但如果我们增加一条从A到C的备用路径，当原路径出现故障时，数据包就可以从备用路径传输。
二、多路径路由算法的分类目前，多路径路由算法可以根据不同的分类标准进行划分。
其中，比较常见的分类方法有以下两种：1. 基于路径选取的分类方法根据路径的选取方式不同，多路径路由算法可以分为以下几种：（1）固定路径选择：在网络初始化时，确定多条路径并在其上进行数据传输。
这种方式适用于网络拓扑结构比较稳定的情况。
（2）动态路径选择：根据网络状态变化实时选择合适的路径进行数据传输。
这种方式适用于网络拓扑结构较为复杂或不稳定的情况。
（3）多路径融合：将多条路径中的数据包在某个路由器处合并，并在传输到目的地时再分裂成多条路径。
这种方式可以增加数据包的传输速度，提高网络的吞吐量和性能。
2. 基于路由器选取的分类方法根据路由器的选择方式不同，多路径路由算法可以分为以下两种：（1）源路由：在数据包出发前，就确定了多条路径的路由器，数据包沿着这些路由器传输。
（2）分布式路由：数据包在传输中根据网络状态自动选择多条路径。
这种方式可以自适应地适应网络拓扑结构变化，具有较强的鲁棒性和可靠性。
三、多路径路由算法的应用多路径路由算法在实际应用中有广泛的应用。
例如，在视频直播和在线游戏等应用场景中，要求在网络带宽不足时能够实现数据的低延迟传输，这时候多路径路由算法就可以通过在多条路径上同时传输数据包，实现带宽的叠加，提高数据传输速率和实时性。
计算机网络中的路由选择算法
计算机网络中的路由选择算法在计算机网络中，路由选择算法起着至关重要的作用。
它决定了数据包在网络中的传输路径，直接影响到网络的性能和效率。
本文将对计算机网络中常用的路由选择算法进行探讨，并分析其优缺点。
一、距离矢量算法距离矢量算法是最早被广泛使用的路由选择算法之一。
该算法基于每个节点根据自身的距离向量，即到达其他节点的距离估计，来进行路由选择。
每个节点将自己的路由表通过广播的方式告知其邻居节点，邻居节点根据收到的路由表信息更新自己的路由表。
距离矢量算法的优点是实现简单，占用的计算和存储资源较少。
然而，由于每个节点只能获得邻居节点的路由表信息，并且信息是通过广播方式传播的，导致算法收敛速度慢、容易产生路由环路等问题。
二、链路状态算法链路状态算法是另一种常用的路由选择算法。
与距离矢量算法不同，链路状态算法基于节点之间的直接相连关系来决定路由选择。
每个节点会周期性地广播自己的链路状态信息，包括与邻居节点的链路状态和到达邻居节点的开销。
通过收集到的链路状态信息，每个节点可以计算出最短路径树，即网络中到达其他节点的最短路径。
链路状态算法通过这种方式为每个节点提供了全局网络的拓扑信息，进而能够进行更为准确的路由选择。
链路状态算法的优点是收敛速度快、计算精确。
然而，它需要大量的计算和存储资源来维护节点之间的链路状态信息，同时需要更复杂的算法来计算最短路径树。
此外，链路状态信息的广播也会产生较大的网络开销。
三、路径矢量算法路径矢量算法是距离矢量算法和链路状态算法的结合。
每个节点维护到其他节点的路径矢量，即到达其他节点的路径和开销信息。
节点通过交换路径矢量信息来更新自己的路由表，并选择最优的路径进行数据包的传输。
路径矢量算法继承了距离矢量算法的简单性和占用资源少的特点，同时也克服了距离矢量算法的路由环路等问题。
然而，路径矢量算法仍然存在信息不准确的问题，因为路径矢量信息是基于节点之间的交换得到的，可能受限于节点自身的限制而不完全准确。
快速路由查找算法的研究
每 性能的问题主要有３ ：路由查找、分组交换和输 出 缀按长度分类 ，长度相同的前缀放到同一集合中， 个 ａｈ 用一个阵列来存储这些Ｈ ｓ ａ ｈ 调度。一些 ｌ 良好的解决交换和输出调度的方案已 个集合组成一个Ｈ ｓ表 ， 生 能 经提出，研究路 由查找算法，提高路由查找速度成为 表。进行最长前缀匹配时 ， 在各个集合中寻找分组 目 进一步提高路由器 ｌ能的关键。 生 的地址的匹配前缀 ，首先在长度最长的非空前缀集合
算法 ｌ 生 能评估：优点——最差情况只需要读两次 于地址前缀 长度 的查找 。 算法 ｌ能评估 ：基于Ｔｉ 的算法不仅具有较好 生 ｒ树 ｅ 内存。由于这两次读取在不同的内存中可以使用流水
线方法 ；算法简单 ，易于硬件实现。缺点——内存利 的查找速度 、空 间复杂度 和时 间复杂 度 ，而 且能适应 生 用不充分；转发表的更新比较麻烦 ， 更新一个前缀可 不断提高 的路 由器 ｌ能 的要求 。
４ 收 期：０ — — ６Ｉ 稿日 ２ ８ ４１ ００ ４
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技术 交流
２ ０ ３ 数 据通 信 ０ ８．
Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｄｉｃ ｓ ｉｎ ｃ ｎ ｌｇ ｓ ｕ ｓｏ
为索引避免了使用Ｈ ｓ函数。 ａ ｈ
２１算法基本原理 ．
在论述前 ， 首先对有关定义加以说 明。 步长 ：第ｋ （ １ ）次查询 的前缀长度Ｌ 第 １ 占
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铰 本 夏 凌
Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｄｉｃ ｓ ｉｎ ｃ ｎ ｌｇ ｓ ｕ ｓｏ
数据通信 ２ ０ ． ０ ８３
快速路 由查找算法的研究
董 禹峥 （ 中科院研究生 院 北京 １０ ４ ） ０ ９ ０
摘 要 ：首先给 出了现有的路 由查找算法以及这些算法的优缺点， 在此基础上提 出了基于二分查找Ｔ ｉ ｒ的 ｅ
路由器的构造及路由算法的研究
路由器的构造及路由算法的研究郭润伟(91982部队，海南三亚572000)虐题抖蕉脯要]21世纪是网络的时代．我们天天在使用网络，但相信不是很多网友都了解互联网中的数据是怎样传送的，通过什么传送的。
互联网中的数据传送．就像在一个陌生的环境里从出发地去到达目的地的过程。
已经知道目的地，但不知道具体走哪一条路径最好。
可以通过路由器和选择最佳的路由算法，找一条最近的路{至到达要去的地方。
下面就简单路由嚣的构造和略由算法进行研究。
口撇】网络耐代；路由嚣构造；路由算法1路由器的构造路由器是组建互联网的重要设备，路由器和P C机非常相似，有硬件部分和软件部分组成，只不过它没有键盘、鼠标、显示器等外设。
l O S是路由器的操作系统，是它的软件组成。
路由器是第三层设备，通过运行路由协议了解整个网络的路由情况，并建立一个指示路径的路由表。
当用户数据进^路由器后，路由器根据接收到的数据包包头中的第三层地址信息，查阅路由表，把数据从—个接口交换到另—个接口。
I．I中央处理器(C P U)和计算机一样，路由器也包含中央处理器。
路由器的处理器负责许多预算工作，比如维护路由所需的各种表项以及做出路由选择等。
路由器处理数据包的速度在很大程度E取决于处理器的类型。
某些高端的路由器上会拥有很多个CP U并行工作。
12内存在路由器中，主要有以下几个类型的内存：1)只读内存(R O M)：2)随即访问内存(R A M)；3)闪存(FL A SH)；4)非易失性内存(N V R A M)。
13接口(I nt er fa ce)路由器的接口是配置路由器的主要考虑对象之一，同一台路由器上不同接口的地址应属于不同的网络。
路由器通过接口在物理上把处于不同逻辑地址的网络连接起来。
这些网络的类型可以相同，也可以不同。
路由器的一些接口是IS D N接口、串行接口，它们通常将路由器连接到广域网链路上：还有一些是局域网接口(L A N接口)，例如Et h—er ne t、令牌环网和F D D I等。
路由器中的硬件ip路由表查找技术
路由器中的硬件IP路由表查找技术Internet的迅速开展给我们的生活带来了宏大的变化。
随之而来的是网络流量的迅速增长。
网络流量的增长对于Internet上的路由器来说是一个很大的挑战，特别是核心路由器。
它需要高速有效的包调度.转发和路由策略。
本文针对路由器的路由查找，提出了一种高效的.便于用硬件实现的技术。
1. 路由器的体系构造图1给出了一般路由器的逻辑体系构造。
它主要由下面几部分组成：路由引擎、转发引擎、路由表、网络适配器和相关的逻辑电路等。
转发引擎负责把从一个网络适配器来的数据包转发到另一个网络适配器出去。
IP协议，包括对路由表的查找，构成了转发引擎中最主要的部分。
由于每个通过路由器并需要其转发的数据包都要对路由表进展查找，所以路由表的查找效率如何往往决定了整个路由器的性能。
路由引擎那么包括了高层协议，特别是路由协议，它负责对路由表的更新。
由于路由引擎不涉及通过路由器的数据通路，故它可用通用的CPU代替。
2．硬件路由表的数据构造设计一般路由器中路由表的每一项至少有这样的信息：目的地址、网络隐码、下一跳地址。
假设对每一个IP地址都要一个表项，那么需要占用很大的2323*4字节的存储器，而且其中必定有很多的表项没有被使用，这就会造成极大的资源浪费。
为了用硬件实现路由表的查找，查找算法需要满足如下的条件：1〕实时的实现路由表的查找；2〕有效的实现路由表的插入和删除；3〕提供有效的最长前缀匹配；4〕具有良好的可扩展性；5〕支持播送和组播；6〕有效的对Memory进展利用；7〕硬件上容易实现，并具有良好的性能。
我们考虑，假设在对路由表的查找中，把子网隐码和IP地址结合起来，对IP地址进展相应的分段，并把它们相连。
这样在路由表的表项中，只有IP地址的一部分及其相应的隐码部分，可以实现良好的可扩展性，只要对Memory进展有效的管理，可以灵敏的动态的实现对路由的插入和删除。
鉴于此，我们设计该表的构造〔如下面的表一所示〕：它的思想是：把32位IPv4地址主要分成4部分，每部分8位。
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路由查找算法研究与分析作者：郭润伟来源：《科技经济市场》2009年第06期摘要：随着互联网络链路速率的不断提高，路由查找已成为路由器报文转发的瓶颈。
本文首先介绍和分析了路由器中广泛使用的各种典型IP 路由算法方法，并提出一种基于多分枝 trie 树的改进路由查找算法。
该算法保留了多分支trie树访存次数少，查询速度快的特点，并具有占用存储空间少，更新开销小等特点，对IPv4和IPv6地址都可以适用。
关键词：因特网；路由查找；最长前缀匹配；trie树1引言当前，因特网的规模、链路速度、带宽、流量等都呈指数级增长，这对路由器中IP 路由查找算法对大容量路由表处理的适应性以及报文转发查表的能力提出了更高要求。
路由器是构成因特网的中间结点，其转发性能决定了因特网的整体性能。
路由器的发展面临三个难题：交换结构、缓冲调度、报文处理。
随着半导体技术和光交换技术的发展，分组交换可以在很高的速率下得到实现。
因此，IP路由查找是实现高速分组转发的关键，其优劣直接影响了当前和未来因特网网络的整体性能[1]。
本文首先对现有的典型IP 路由算法进行介绍，总结其优缺点，并基于此提出一种基于多分枝 trie树的路由查找算法。
2常用的路由查找算法分析2.1 硬件算法目前使用最多的硬件实现方法是使用CAM (Content AddressableMemory)内容可寻址存储器[2]，它是一种特殊的存储器件，用来实现路由表查找的一种硬件方法。
CAM的最大特点是能够在一个硬件时钟周期内完成关键字的精确匹配查找。
为了能够实现最长前缀匹配，一个CAM表存放一类定长的前缀集。
IPV4下需要32个CAM。
这种方法有一个明显的缺点，在对地址前缀长度具体分配没有准确的了解之前，为了能够保证存储N个前缀表项目，每个CAM 都要有N个表项的空间，因此，CAM存储空间的利用率大大降低了。
另一种基于硬件的改进CAM算法是基于TCAM(三值CAM)的算法[3]。
在进行搜索的时候，所有的TCAM 项都需要同时进行匹配，在有多个匹配项时，TCAM 规定在所有匹配的表项中选取地址最低的表项作为最后的结果。
因此，为了能够进行最长前缀路由的查找，就需要保证在TCAM的低地址区域存储前缀路由项，而在高地址区域存储短前缀路由项。
TCAM 具有速度快、实现简单的优点，但它也具有几个不足之处：(1)单位比特昂贵；(2)容量小；(3)并行匹配导致功耗很大；(4)更新复杂。
2.2 软件算法2.2.1二进制trie树[4]IP路由要求查找最长匹配的前缀地址，因此树形结构的路由查找算法将最长前缀匹配查找模型话为一棵二进制树的过程。
用Trie 表示前缀并不存储在Trie 的结点中，而是用结点间的路径表示前缀，一般规定一个结点到其左子结点的路径表示前缀中的对应比特为0，结点到其右子结点的路径代表前缀中的对应比特为1。
如图1所示就是二进制trie树结构来表示的地址前缀结构。
IPv4中地址长度为32，所以二进制trie树的深度为32层，前缀长度即子网掩码长度为L 的网络路由会被存放在第L层的结点中。
二进制trie树算法一次更新操作只需要首先查询定位并修改一个结点，开销较小，它的最大不足在于查找过程中要进行大量的存储访问，对于IPv4地址查找最多需要32次，IPv6地址为128次。
2.2.2 多分支trie树直接用二进制trie树的方式来实现路由查找，查找一个比特即对二叉树向下遍历一个深度，这样会导致查找速度太慢。
如果一次从目的IP中取出多个比特，就可以开有效的减少查找过程中的存储访问次数。
多分支trie树的查找过程与二进制trie树的查找过程类似，在每次结点访问过程时，记录下到目前为止匹配上的最长地址前缀，直到到达叶子结点搜索过程结束。
例如，如果每次检查地址的4个比特，那么IPv4地址查找最多只需要8次存储访问就可以了。
图2是和前面图1中采用同样IP前缀表生成的多分支trie树结构图。
每次从目的IP中取出的比特长度K称为查找步长。
由于存储树中的前缀长度各不相同，如果每次检查步长为K的比特数，则小于K或者不是K整数倍的前缀将无法与多分支trie树的某个结点匹配。
解决的方法是将无法匹配的前缀扩展为同K相同或者和K的整数倍。
例如，K=3时，可以将1*扩展为100*、101*、110*、和111*。
这种采用扩展前缀进行查找多分支trie树的算法称为可控前缀扩展算法。
当然，这种地址前缀扩展的多分支trie树在减少访存次数的同时也带来了消耗存储空间增大以及更新复杂的问题。
假设步长K=5，那么就有4/5的IP前缀需要扩展（假设IP前缀长度均匀分布），最大的扩展长度前缀都要进行扩展到24个，这样就消耗了大量的存储空间。
此时要更新某个IP前缀，最多需要更新24个结点。
文献[5]中列举了多分支trie树算法取不同步长时的实际运行性能比较。
当步长K较大时，多分支trie树的深度相对较小，因此查找性能较好，但是需要耗费较多的存储空间。
当步长K 较小时，多分支trie树的深度相对较大，查找性能较差，但是存储空间需求较小。
可见，对于多分支trie树来说，查找速度和存储容量是一对互相矛盾的性能指标。
3路由查找算法的衡量标准及性能提高方法在评价一种地址查找算法的优劣时，必须综合考虑以下性能[6]：3.1查找速度。
一般所使用的指标是每秒查找分组数。
考虑到各种方案在测试时所使用硬件不同、测试条件的不同会对测试结果产生很大影响，所以使用一次查找、特别是最差情况下一次查找需要进行的存储器访问次数作为衡量速度的标准更为合理。
3.2所需存储器的大小。
实施方案所需的存储器应尽可能的小，在一定的空间中存储尽可能多的路由前缀，以便于硬件实现和满足不断增长的前缀数目的需要。
3.3路由表更新的开销。
包括路由表周期更新开销和表项插入、删除操作开销两部分。
路由信息的变化所引起的查找性能的下降应尽可能的小。
提高路由查找速度的主要途径有3个[7]：（1）减少存储器访问次数；（2）减小转发表的存储空间；（3）采用硬件流水并行处理。
只采用一种方法或者算法所得到的查找性能受到一定的限制，既使能够取得很快的查找速度，往往也存在转发表更新困难或者扩展性差等问题。
所以很多算法都是把这3个方向上的改进结合起来的结果。
4一种改进的多分支trie树算法我们提出一种多分支trie树改进算法。
在多分支trie树结构基础上，不需要进行前缀扩展。
假设检查步长为K的比特数，为解决小于K或者不是K整数倍的前缀将无法与多分支trie 树的某个结点匹配问题，把小于K或者不是K整数倍的前缀挂载到K的整数倍结点上，以整数倍结点为根结点，组成一个大的中间结点。
即，中间结点之间采用多分支步长查询，中间结点的内部使用二进制trie树来表示。
图3列举了步长K=3时，某个中间结点的表示方法。
前缀100110是K的整数倍结点，即中间结点。
1001100，1001101，10011010都不是K的整数倍结点，把他们挂载在100110的中间结点上。
图4是使用前面的IP前缀表生成的结构图。
在路由查询时，使用步长为K访问中间结点，找到中间结点后，以步长为1访问中间结点内部。
一个长度为N的前缀，所需要的访存次数为N/K的结果加上N/K的余数。
以步长K为3为例，假设前缀长度N为11，那么访存次数为3+2=5次。
最坏情况下，IPv4地址前缀最长为32，访存次数为10+2=12次，仅比原来的多分支trie树的10次访存多2次，而又远少于二进制trie树的32次访存，这就保留了原来多分支trie树查询速度快的优点。
同时，普通的多分支trie树，对于前缀长不是整数倍的结点，要进行前缀扩充，最多扩充为2K-1个，占用了大量的存储空间，而本算法于没有对前缀进行扩展，占用空间小；而且更新结点不需要涉及到其他结点，和二进制trie树路由表更新的开销其实是一样小的。
5结束语本文在分析传统路由算法的基础上，提出了一种基于多分支trie树的路由查找算法。
该保留了多分支trie树访存次数少，查询速度快的特性，并具有占用存储空间不大，更新开销小的特点，对IPv4和IPv6地址都可以使用。
由于使用硬件实现往往能使得路由查找算法性能得到数量级的提升，接下来的工作可以在硬件实现技术上进行研究。
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