基于多分支优先级树的IP路由查找算法

针对现有路由表查找方法效率低的问题,提出了一种基于多分支优先级树的数据查找算法。该算法将优先级较高的前缀依次存储在原多分支树的虚节点上,将需要进行扩展的前缀存储在辅助存储结构中,从而在路由查找时,该方法可在内部节点找到最长前缀匹配而无需查找到叶子节点,同时避免了在路由表更新时对路由表的重建。仿真结果表明,提出的查找算法能够有效减少在对路由表查找、插入和删除操作所需的内存访问次数,并大幅度地提高路由查找及其更新速率。     

基于多分支优先级树的IP路由查找算法

针对现有路由表查找方法效率低的问题,提出了一种基于多分支优先级树的数据查找算法。该算法将优先级较高的前缀依次存储在原多分支树的虚节点上,将需要进行扩展的前缀存储在辅助存储结构中,从而在路由查找时,该方法可在内部节点找到最长前缀匹配而无需查找到叶子节点,同时避免了在路由表更新时对路由表的重建。仿真结果表明,提出的查找算法能够有效减少在对路由表查找、插入和删除操作所需的内存访问次数,并大幅度地提高路由查找及其更新速率。     

使用Hash表和树位图的两级IPv6地址查找算法

为了提高IPv6地址查找效率,在分析IPv6路由前缀长度分布规律的基础上,提出了基于哈希表及树位图(Tree-bitmap)的两级IPv6地址查找算法.算法将长度为16,32,48和64比特的前缀分别存储在4个Hash表中,其余前缀的前16,32和48比特利用已有的Hash表存储,剩余的不足16比特的部分前缀利用树位图存储,并将树位图的入口地址保存在Hash表中.IP地址查找时在Hash表和树位图中进行两级查找.实验表明,该查找算法的平均内存访问次数为1～2,最坏情况下为7,适用于高速IPv6地址查找.     

一种前缀长度二分查找的改进算法

在研究路由表地址前缀分布特点的基础上，提出了前缀长度二分查找方案。该方案采用前缀扩展技术，将前缀数量相对稀少的若干种前缀合并成一种，降低了查找树的高度，减少了存储器访问次数，提高了查找速度，分析了一种实用的Marker存储算法，探讨了IPv6的路由查找问题。     

基于无冲突哈希表和多比特树的两级IPv6路由查找算法

为了提高IPv6的路由查找效率,根据IPv6路由前缀分布规律和前缀层次关系,提出了基于无冲突哈希表和多比特树的两级IPv6路由查找算法。该算法将地址前缀划分区间并按长度为32,40,48比特分别存储于3个哈希表中,剩下不足的前缀比特由多比特树存储,IPv6路由查找时在无冲突哈希表和多比特树中两级查找。实验表明,该查找算法的平均查找路径数为1.0~1.7,适用于高速的IPv6路由查找。     

基于平衡二叉树和Bloom过滤器的可变长地址路由查找算法

可变长地址是未来网络领域的重要研究内容之一。针对传统路由查找算法在面向可变长地址时查找效率低的问题，提出一种基于平衡二叉树AVL(Adelson-Velskii and Landis)树和Bloom过滤器的适用于可变长地址的高效路由查找算法，简称为AVL-Bloom算法。首先，针对可变长地址灵活可变且无界的特点，利用多个片外哈希表分别存储前缀比特位数相同的路由条目及其下一跳信息，同时应用片上Bloom过滤器加速搜索可能匹配的路由前缀；其次，为了解决基于哈希技术的路由查找算法在查找最长前缀路由时需多次哈希对比的问题，引入AVL树技术，即通过AVL树组织每组路由前缀集合的Bloom过滤器及其哈希表，优化路由前缀长度的查询顺序，并减少哈希计算次数进而降低查询时间；最后，在3种不同的可变长地址数据集上将所提算法与METrie(Multi-Entrance-Trie)和COBF(Controlled prefix and One-hashing Bloom Filter)这两种传统路由查找算法进行对比实验。实验结果表明，AVL-Bloom算法的查询时间明显少于METrie和COBF算法，分别减少...     

基于Hash和CAM的IPv6路由查找算法

分析实际网络中的IPv6前缀分布规律与增长趋势,提出一种基于Hash和内容可寻址存储器(CAM)的IPv6路由查找算法。将长度能被8整除的前缀存储在8个Hash表中,发生Hash冲突的前缀存储在CAM中,长度不能被8整除的前缀按照一定的组织方式存储在随机存取存储器中。分析结果表明,该算法具有较高的存储利用率、查找速率及更新速率,并且易于扩展和硬件实现。     

基于动态混合查找的WSN自适应路由算法

针对无线传感器网络(WSN)需动态调整路由请求域的问题,提出一种基于动态混合查找的WSN自适应路由算法。该算法依据路由查找的返回状态,以圆柱形路由请求域的半径作为调整参数,利用折半查找和指数查找相结合的方法对路由请求域进行动态自适应调整。仿真结果表明,该算法在数据包投递率、路由开销和数据包平均时延上的性能均优于AODVjr路由算法。     

基于Bloom滤波器的IPv6路由查找算法

随着IPv6协议的广泛应用,传统的IPv4路由表查找算法不再适应IPv6网络环境中路由转发的需要。因而提出一种IPv6路由查找算法,利用Bloom滤波器来实现并行的最长前缀匹配,缩小查找范围,使得每次查找的平均hash探索次数有所减少．从而提高查找速度。     

基于代数决策图的路由查找算法

为解决路由查找过程中路由表项数不断增加导致存储冗余大和查找效率低的问题,在代数决策图(ADD)的基础上,提出一种改进的路由查找算法。根据符号算法的特性对路由表项进行伪布尔函数表示,综合考虑路由表结构特征和符号算法的优势,基于ADD结构构建基于前缀的路由表,并给出路由表更新、删除、查找算法。通过国际项目管理协会提供的开源路由表进行实验仿真,结果表明该算法能够有效减少路由表操作时的内存访问次数,节省路由表存储空间。     

XOR-Based Schemes for Fast Parallel IP Lookups

An IP router must forward packets at gigabit speed in order to guarantee a good quality of service. Two important factors make this task a challenging problem: (i) for each packet, the longest matching prefix in the forwarding table must be quickly computed; (ii) the routing tables contain several thousands of entries and their size grows significantly every year. Because of this, parallel routers have been developed which use several processors to forward packets. In this work we present a novel algorithmic technique which, for the first time, exploits the parallelism of the router also to reduce the size of the routing table. Our method is scalable and requires only minimal additional hardware. Indeed, we prove that any IP routing table T can be split into two subtables T₁ and T₂ such that: (a) |T₁| can be any positive integer k ≤ |T| and |T₂| ≤ |T| - k + 1; (b) the two routing tables can be used separately by two processors so that the IP lookup on T is obtained by simply XOR-ing the IP lookup on the two tables. Our method is independent of the data structure used to implement the lookup search and it allows for a better use of the processors L2 cache. For real routers routing tables, we also show how to achieve simultaneously: (a) |T₁| is roughly 7% of the original table T; (b) the lookup on table T₂ does not require the bestmatching prefix computation.     

基于前缀扩展的快速路由查找算法

该文对路由器中的快速路由查找算法进行了研究。针对路由查找算法在查找速度、算法空间复杂度以及插入和删除表项的难度算方法存在的问题,提出了一种快速路由查找算法。该算法通过构造两级索引表结构来减小路由查找的访存次数以提高查找速度;利用前缀扩展的特性并采用特殊的数据结构来构建索引表,能支持动态插入、删除和更新路由;采用压缩技术对二级索引表进行压缩,从而大大减小了路由所需的存储空间。该算法最多四次访存,最少两次访存就完成一次路由查找。由于采用了压缩方法,所需存储空间很小,该算法不仅适合于软件实现,也适合于硬件实现。查找速度快、存储空间小并支持动态插入和删除是该算法的主要特点。     

B-树和Bloom filter相结合的IPv6路由查找算法

为了提高IPv6的路由查找效率,针对IPv6路由前缀分布不均匀的问题,提出了一种基于B-树和Bloom filter相结合的IPv6路由查找算法（BTBF）。BTBF分为B-树和Bloom filter查找两部分,利用B-树查找路由前缀的前16 bit值,然后通过B-树节点中位向量的映射,将下一步链接到Bloom filter,再利用Bloom filter位数组的值映射提取下一跳。实验结果表明,BTBF算法与其他树型和Bloom filter类算法相比有效减少了空间和时间占用,在路由表项数变化较大的情况下也能维持稳定的查找性能。     

Fast binary and multiway prefix searches for packet forwarding

Backbone routers with tens-of-gigabits-per-second links are indispensable communication devices to deploy on the Internet. The IP lookup operation is the most critical task that must be improved in routers. In this paper, we first present a systematic method to compare prefixes of different lengths. The list of prefixes can then be sorted and stored in a sequential array, which is contrary to the linked lists used in most of trie-based structures. Next, fast binary and multiway prefix searches assisted by auxiliary prefixes are proposed. We also developed a 32-bit representation to encode the prefixes of different lengths. For the large routing tables currently available on the Internet, the proposed multiway prefix search can achieve the worst-case number of memory accesses of three and four if the sizes of the CPU cache lines are 64 bytes and 32 bytes, respectively. The IPv4 simulation results show that the proposed prefix searches outperform the existing IP lookup schemes in terms of lookup times and memory consumption. The simulations using IPv6 routing tables also show the performance advantages of the proposed binary prefix searches. We also analyze the performance of the existing lookup schemes by concurrently considering the lookup speed, the update speed, and the memory consumption. Although the update speed of the proposed prefix search is worse than the dynamic routing table schemes with log(N) complexity for a table of N prefixes, our analysis shows that the overall performance of the proposed binary prefix search outperforms all the existing schemes.     

四-二分搜索高性能IPv4路由查找算法与实现

传统二分算法完成一次IPv4最长前缀匹配需5步搜索,且因存在回溯问题难以硬件实现,而单步TCAM路由查找方案要求转发表的存储必须按前缀长度相对地址降序排列,影响表项的更新速度和路由查找流程的连续性。该文提出并以TCAM流水线硬件实现了一种独特的对前缀范围的四．二分搜索算法。仅用3步搜索完成一次IPv4路由查找、转发表不需排序、查找速率高、表项更新快、查表连续性好。满足了IPv4核心路由器的双OC-768(40Gbps)端口、48B包的线速转发。     

双TCAM高性能IPv4路由查找算法与实现

传统二分算法完成一次IPv4最长前缀匹配需5步搜索,且因存在回溯问题难以硬件实现,而单步TCAM路由查找方案要求转发表的存储必须按前缀长度相对地址降序排列,影响表项的更新速度和路由查找流程的连续性。该文提出并以TCAM流水线硬件实现了一种独特对扩展前缀范围的四分搜索算法。仅用2步搜索完成一次IPv4路由查找、转发表不需排序、查找速率高、表项更新快、查表连续性好。满足IPv4核心路由器的双OC-768(40Gbps)端口、48B包的线速转发。     

基于二分搜索Trie的IPv4/IPv6路由快速查找算法

提出了一种独特的基于前缀长度二分搜索Trie的IP路由查找算法,融合了基于前缀长度的二分查找算法和基于Trie的查找算法的优点,采用部分IP地址作为索引,避免了使用Hash函数,提高了路由查找速度和表项更新速度;支持路由表的动态更新;算法扩展性好,可满足IPV4和IPV6两种协议栈的OC-48(25Gbps)、OC-192(10Gbps)接口的线速路由查找。     

快速更新IPv4/IPv6双栈路由查找算法与实现

IPv4/IPv6双栈核心路由器需要一体化高效路由查找．但常用的单步TCAM路由查找方案要求转发表的存储必须按前缀长度相对地址降序排列，这种与地址关联的排序操作影响表项的更新速度和路由查找流程的连续性．提出并实现了一种独特的对前缀范围对分搜索的IPv4／IPv6双栈一体化多步TCAM流水查找方法．突出特点是转发表不需排序、查找速率高、表项更新快、查表连续性好．可满足IPv4／IPv6双协议栈核心路由器OC-768（40Gbps）端口、48B包的线速转发．     

基于多处理机结构的IP路由搜索技术

随着因特网的飞速发展以及128位地址的IPV6的出现,路由表变得日益庞大,这给IP目标地址的查找速度提出了更高的要求。IP地址查询使用的不是精确匹配,而是最长前缀匹配,因查询极其复杂。论文针对现有的IP查询技术的缺点和不足,提出了一种基于多处理器结构的搜索技术,这种技术减少了查找的比较次数和存储空间。