IP报文分类算法综述与评价

本文主要从各算法所依赖的主要数据结构及核心思想的角度将现有的一些有效算法进行分类说明,提出对算法进行分析评价的体系和方法,从理论上比较了各算法的性能优势、适用情况和存在问题,并介绍相关的TCAM技术在分类算法中的应用。最后,本文分析并总结了今后设计高效分类算法较为有效的研究思路。     

报文分类算法研究

阐述了互联网络中报文分类问题的定义、几何意义和最新研究进展.从报文分类算法的实现特征出发,对报文分类问题的各种经典算法进行了分类并逐类地详细介绍.通过对几种典型算法在虚拟环境下进行评测,总结了各种报文分类算法的优缺点和适用环境,并就报文分类问题的研究方向作出展望.     

LinuxIP路由查找算法研究

随着Internet技术的发展,尤其是网络带宽的不断扩展,在IP路由器中,当数据包达时,需要极快的路由查找速度,但现存的路由查找受其设计算法的限制,越来越难以满足这种需要,本文在分析了Linux下的路由查找机制的基础上,提出了一种改进的基于软件的高效率路由查找算法。     

Leaf-TCAM:一种并行IP路由查找方法及性能分析

分析了互联网路由表和路由更新的特征,提出了一种基于叶子节点进行路由表分区的并行IP路由查找方法Leaf-TCAM,分区子表按照流量特征在K个TCAM芯片中进行均衡分布。分析表明,该路由查找方法在引入0.1*(K-1)冗余的前提下具有K-1倍加速因子。该方法无需进行前缀扩展,90%以上的路由前缀无需排序,可以采用随机更新;同时还具有分区均匀、分区溢出代价小等特点,而功耗只有传统单片方案的12%。     

IP路由技术综述

因特网的高速增长给路由系统带来了巨大的压力。IP路由查找操作已经成为路由器转发性能乃至因特网整体性能的主要瓶颈之一。本文通过深入研究业界提出的关于IP路由的多种解决方案,提出了IP路由未来的发展方向。     

IP报文分类算法概述

Internet的高速发展要求提供高性能的P流分类算法以更好地为防火墙、QoS、流量工程、资源预留、网络地址转换等提供服务。由于IP报文分类算法的多域特征,因此其具有相当的难度。研究者提出了很多报文分类算法,本文将这些算法概括为5类：基于Trie树的算法、基于空间分割的算法、启发式算法、基于硬件实现的算法和其他算法,并对IP报文分类算法的思想、原理和过程进行了介绍和分析,说明了这些算法之间的联系,并对这些算法在搜索和更新的时间性能、空间性能、适用性范围和优缺点等进行了分析和比较。作为总结,本文还对IP报文分类算法研究的方法和趋势进行了分析和总结。     

IP路由查找算法研究概述

本文对现有典型IP路由查找算法进行了介绍,并对其特点进行了分析,提出利用路由表信息分布特征等作为约束条件,运用Amdahl定律考虑新算法的设计和优化、结合新一代网络交换单元系统结构等进行进一步研究的方法和思路,并进行了总结和展望     

高性能无冲突分组查找分类算法的研究

随着因特网的迅猛发展,信息安全、网络安全已经成为人们日益关注的焦点。本文提出了一种面向网络服务监控网关的基于用户的无冲突分组的报文分类算法。该算法是一种基于无冲突哈希和分组查找的多维查找算法,是在无冲突散列查找算法、Lakshman和Stiliadis提出的二维分类算法和iptables分类架构的基础上提出的,但该算法的平均空间性能和时间性能均优于无冲突散列查找算法和iptables分类算法。     

IP路由缓存技术研究

针对目前用于IP路由查找的地址缓存技术和前缀缓存技术的局限性,分析了骨干网路由表前缀重叠特征,提出了一种基于阈值的IP路由缓存方法,该方法结合了地址缓存和前缀缓存技术,无需进行前缀扩展,克服了地址缓存技术缓存空间要求过大、前缀缓存技术无法缓存内部前缀节点的问题,在缓存空间、缓存命中率、缓存公平性以及路由增量更新方面具有优势;仿真实验表明对于路由条目超过260 000的路由表,缓存空间大小为30 000,选择阈值K=4时97%以上的节点可实现1∶1缓存,其余节点采用地址缓存,缓存失效率小于0.02,可以用小的缓存空间实现高速线速转发.     

基于二分法搜索hash表的快速IP路由查找算法

路由器设计中,ＩＰ地址的路由查找算法设计很重要,算法的性能将直接影响路由器的性能。本文对Ｗａｌｄｖｏｇｅｌ等人提出的二分法查找ｈａｓｈ表算法进行了改进,使路由查找效率从至多５次ｈａｓｈ表访问减少为至多３次ｈａｓｈ表访问。     

实现组播路由快速查找的一种方法

介绍了一种实现组播路由快速查找的方法。说明了方法的基本原理,它引入了一种压缩位图的概念来表示转发信息;对基本原理实现时的困难进行了分析,对它加以改进,并给出了改进后方法的具体实现;分析了这种方法的缺点和它的优势所在。     

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。     

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.     

基于TCAM技术的高速路由查找方案

基于TCAM技术提出一个高速路由查找方案。该方案可以达到每秒钟100M次的查找速度，满足OC48和OC192接口的线速转发要求。方案使用了索引表和映射表的二级结构存储路由的下一跳信息，大大减小了存储空间，同时对IPv6具有很好的扩展性。对TCAM的路由更新问题进行了讨论，提出一个最坏情况下O(W／2)的更新算法(形为前缀长度集合的数目)，有效地提高了TCAM的更新性能。     

基于改进哈希编码的路由查询匹配算法

路由查找算法是网络路由器关键技术之一,为了提高数据查询性能,提出一种基于改进哈希编码的路由查询匹配算法。利用哈希函数压缩数据名字,采用状态转换阵列实现名称最长前缀的快速匹配,将路由节点缓存因素引入路由决策,采用仿真对比实验对算法的性能进行测试。结果表明,与其它路由查询匹配算法相比,本文算法不仅降低了数据内存开销,大幅度减少平均查询时间,而且提高了数据路由查询的效率。     

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。     

基于元组空间的位并行包分类算法

随着网络的发展,路由器需要完成数据包过滤、QOS、流量计费等额外服务,这要求路由器能够以线速(wirespeed)完成对数据包的分类处理。位并行算法是一种快速的包分类算法,但由于空间占用量过大,它不能扩展到大规模规则库。该文从位并行算法入手,通过引入元组空间的概念提出了一种新的算法,在时间复杂度与空间复杂度上都较位并行算法有很大改进,并具有很好的扩展性。     

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。