TCAM表项管理算法研究

为了克服传统的软件路由查找机制的瓶颈,高速路由器目前的查表方案是基于TCAM的硬件路由查找。由于路由查找的最长前缀匹配要求,TCAM要解决路由表项的高效存储和管理问题。本文讨论了目前的基于TCAM的表项管理算法,对当前研究的新进展进行了重点分析和比较,为进一步的研究提出了新的思路。在863重大课题“可扩展到T比特的高性能IPv4/v6路由器基础平台及实验系统"中,得到很好的应用。     

基于分组TCAM的T比特高性能路由器快速查找更新技术

针对传统TCAM查找更新方法复杂度高、无法满足高性能路由器线速查找转发需求的问题,提出一种基于分组TCAM的路由查找更新技术.介绍T比特高性能路由器的系统架构,提出基于分组TCAM的路由查找更新架构,以及基于统计预测的预留表项空间算法,进行路由查找更新算法的设计.搭建测试验证环境,采用MAE-WEST和MAE-EAST路由表项数据,进行线速查找转发处理性能的分析测试.     

基于前缀范围对分搜索的高性能路由查找

高端路由器路由查找大多采用单步TCAM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．与已有对前缀长度的搜索不同，该文提出一种独特的基于前缀范围对分搜索的路由查找算法．并以多步TCAM实现流水查找．突出特点是转发表无需排序，表项更新快，查找速率高且连续性好。可满足IPv4／IPv6核心路由器OC-768(40Gbps)端口的线速率转发．     

基于RAM和TCAM存储结构的高速路由查找算法

由于因特网速度的不断提高,网络流量的不断增加和路由表规模的不断扩大,IP路由查找已经成为制约核心路由器性能的主要瓶颈。文章分析了两种常用的基于硬件存储器的路由查找算法,并结合它们各自优点,提出了一种基于RAM和TCAM存储结构的路由查找算法,该算法克服了上述两种算法的不足,具有查找速率高、更新时间快、存储代价低、易于实现等特点,是一种理想的适合于高速核心路由器环境的查找机制。     

基于TCAM的二级转发表管理方案

目前高性能路由器的查找方案采用基于三重内容可寻址存储器(TCAM)的硬件查找。路由查找的最长前缀匹配要求使得TCAM的表项更新复杂。该文针对当前转发表管理方案在带突发情况下的不足,提出一种基于TCAM二级转发表管理方案,并对该方案进行了计算机仿真研究,仿真结果表明该方案在突发的情况下仍能保证转发系统稳定工作。     

TCAM路由更新的硬件优化

现代核心路由器对查找速率、表项更新速度、查找表容量等提出越来越高的要求。目前工业厂商大多采用基于TCAM(三态内容关联存储器)的解决方案。TCAM最大特点是查找速度快,但其更新算法会浪费很大的存储空间。针对这个问题该文提出一种利用FPGA提供硬件支持的路由更新方法,增加新表项时,只需对新增表项进行一次预处理,转发表无需按前缀长度排序,消除了预留空闲表项造成的存储空间浪费。     

一种新的二分路由查找方法

分析路由表前缀间的覆盖关系特征,证明了前缀覆盖级别集合符合二分查找特性,提出一种基于前缀覆盖级别的二分路由查找算法,和传统基于前缀长度或者前缀值的线性或者二分查找算法相比,在查找性能、路由更新和存储空间方面具有优势,本方法可以在O(log2max_level+1)个TCAM时钟周期内完成1次路由查找,其中max_level为最大的前缀覆盖级别,目前max_level不超过7;本方法无需前缀扩展和排序,支持路由增量更新;另外,传统TCAM路由查找相比,可以节省功耗约50%.     

基于TCAM的并行路由查找方案综述

基于三态内容寻址存储器TCAM(Ternary Content-Addressable Memory)的路由查找方案是目前高性能路由器进行路由查找时普遍使用的方案,但这种方案仍存在查找速度、功耗和更新效率方面的挑战。因此,学者们提出了各种并行TCAM的解决方案以提高查找速度、降低功耗和增强更新效率。归类总结目前的并行TCAM路由查找方案,剖析它们的优缺点,指出目前这些方案仍存在的不足,并探索相应的解决方案。     

TCAM在高速路由查找中的应用及其FPGA实现

当前随着网络带宽的不断增加，对路由器转发速度的要求也越来越高。如何进行路由的快速查找目前成为限制报文快速转发的瓶颈，为了解决这一问题比较流行的方式是采用TCAM器件进行路由的快速查找。本文详细介绍了TCAM器件在高速路由查找中的应用及其管理算法，同时重点给出了TCAM器件的FPGA实现。     

支持压缩和多下一跳查找的路由查找方案

TCAM(ternary content addressable memory)是目前流行的一种高速路由查找技术.TCAM具有查找速度快、操作简单的优点,但同时它也具有3个明显的缺点:成本高、功耗大和路由更新复杂.路由器为了实现负载平衡以及策略路由,在路由表中保存着相当数量的具有多个下一跳的路由表项.基于TCAM技术,提出一种支持多下一跳的高速路由查找方案.方案通过两级索引表实现了多下一跳路由的存储和快速访问.为了提高TCAM的更新效率,方案还提出了一个N子空间TCAM更新算法.该算法对目前实际网络中的路由表,可达到近似O(1)的更新复杂度.为了减少TCAM的成本和功耗,方案中还使用了有效的路由压缩技术.压缩技术基于Trie树结构,实现简单.应用压缩技术,对于实际网络中的路由表,可减少20%的路由.该查找方案可以很容易地应用到未来的IPv6网络中.