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TCAM的快速更新算法

目前用于实现绕道数据包处理的硬件设备主要是TCAM。对于如何保持TCAM列表的排序这个问题，通常的解决方案提高了平均性能，但是浪费了TCAM空间。论述了一种改进的算法来管理TCAM使得其在最差情况下递增式更新时间保持较小，通过分析使其也能够用于解决数据包分类问题。     

基于TCAM的IPSec快速查找技术

性能和安全是网络安全设备设计的两个主要问题,在网络设备中通过IPSec来提供安全功能已成为一种迫切需要。本文针对IPSec中的SPDB和SADB数据库查找和维护造成的性能瓶颈问题,提出了一种由CAM和SRAM分别完成查找和读取的查表流水线方案,该方案可将数据库维护对数据处理的影响降到最低限度。     

基于TCAM的IPSec快速查找技术

性能和安全是网络安全设备设计的两个主要问题,在网络设备中通过IPSec来提供安全功能已成为一种迫切需要.本文针对IPSec中的SPDB和SADB数据库查找和维护造成的性能瓶颈问题,提出了一种由CAM和SRAM分别完成查找和读取的查表流水线方案,该方案可将数据库维护对数据处理的影响降到最低限度.     

Fast TCP在T比特路由器中的应用

FastTCP是近年来发展起来的一种适用于大带宽-时延积网络的TCP协议,其采用主动的队列管理方式有效的避免了网络中拥塞现象的发生。本文结合T比特路由器的设计需求,对现有的FastTCP改进后,将其应用到了T比特路由器的内部通信子系统中。     

PIM-SM在T比特路由器中的设计和实现

提出了在T比特路由器中PIM—SM组播路由协议高效实现方法。将PIM—SM协议规范中涉及数据转发的操作加以分解,并将它们分布于转发引擎和主控,转发硬件转发数据包仅需一次查表,与控制平面尽量隔离,实现了组播包的线速转发。     

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。     

T比特路由器高速转发引擎的设计与实现

设计并实现了T比特路由器中的转发引擎模块，该模块采用基于子模块处理器的并行转发结构，基于FPGA的并行流水线处理技术，结合分段查表算法，实现了10GPOS接171，IPv4／v6双协议栈的线速转发。试验测试表明该引擎能高效、稳定地达到设计目标，充分满足T比特路由器的整体需求。     

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。     

基于GMPLS的T比特路由器结构研究

GMPLS是一种将电层包交换技术与光层大颗粒度交换技术有机融合在一起的新技术,其统一的控制管理层面简化了网络的结构;在研究了多种T比特路由器结构的基础上,该文提出了一种将电处理技术优势和光技术优势有机结合的光电混合、多种交换颗粒度的大容量交换路由结构。     

Fast updating algorithms for TCAM

One popular hardware device for performing fast routing lookups and packet classification is a ternary content-addressable memory (TCAM). This paper proposes two algorithms to manage the TCAM such that incremental update times remain small in the worst case     

Efficient multimatch packet classification and lookup with TCAM

Today's packet classification systems are designed to provide the highest-priority matching result, such as the longest prefix match, even if a packet matches multiple classification rules. However, new network applications demanding multimatch classification - that is, requiring all matching results instead of only the highest-priority match - are emerging. Ternary content-addressable memory is becoming a common extension to network processors, and its capability and speed make it attractive for high-speed networks. The proposed TCAM-based scheme produces multimatch classification results with about 10 times fewer memory lookups than a pure software approach. In addition, their scheme for removing negation in rule sets saves up to 95 percent of the TCAM space used by a straightforward implementation.     

TCAM architecture for IP lookup using prefix properties

In modern IP routers, Internet protocol (IP) lookup forms a bottleneck in packet forwarding because the lookup speed cannot catch up with the increase in link bandwidth. Ternary content-addressable memories (TCAMs) have emerged as viable devices for designing high-throughput forwarding engines on routers. Called ternary because they store don't-care states in addition to 0s and 1s, TCAMs search the data (IP address) in a single clock cycle. Because of this property, TCAMs are particularly attractive for packet forwarding and classifications. Despite these advantages, large TCAM arrays have high power consumption and lack scalable design schemes, which limit their use. We propose a two-level pipelined architecture that reduces power consumption through memory compaction and the selective enablement of only a portion of the TCAM array. We also introduce the idea of prefix aggregation and prefix expansion to reduce the number of routing-table entries in TCAMs for IP lookup. We also discuss an efficient incremental update scheme for the routing of prefixes and provide empirical equations for estimating memory requirements and proportional power consumption for the proposed architecture.     

基于移位加速和TCAM的高速多模式匹配算法

在研究流行的多模式匹配实现方案的基础上,利用TCAM实现高速、并行查找,提出一个基于TCAM的多模式匹配改进算法。该算法通过对模式的移位加速和移动步长的灵活控制,使平均移动步长得到很大提高。实验表明,在TCAM位宽为8 Byte的情况下,该算法使平均移动步长由1 Byte增加到5 Byte,匹配速率也由2 Gb/s增加到10 Gb/s。     

NDN中快速的贪婪名称查找策略

针对当前基于Trie的变长层次化且可以无限长度的命名的数据网络（Named Data Networking,NDN）内容名称的最长前缀匹配查找策略存在复杂性高、查找速率低且树型数据结构的更新开销高等问题,导致算法效率低,提出一种快速的贪婪名称查找机制（FGNL）来实现数据包的快速转发。快速的贪婪的组件代码分配机制复杂性较低,容易实现,支持快速更新;组件编码树本质上是一个二维状态转移表,进一步转换成快速的哈希表查找;多哈希表结构创建速度快,且压缩存储空间,能够极大地加快名称查找的速度。实验结果证明,与字符查找树相比FGNL方案减少大约48.71%的内存,与NCE相比节省26.98%的存储空间,且查找速度获得了2倍的加速。评估结果也表明,该方案可以向上扩展来适应名称集潜在的未来增长。     

基于分区分类法快速更新频繁项集

目前已提出了许多频繁项集更新算法,但是它们往往需要至少扫描一次原数据库,且会丢失一些重要规则。为此,文章提出了一种新的快速更新频繁项集算法CUFIA(Classifying Update Frequent Itemsets Algorithm),该算法通过对新增事务数据分区后快速逐一扫描,获得频繁项集,并将它们归入3个不同的类别,从而不需要扫描原数据库,便可有效地挖掘出其中的频繁项集,且不丢失重要规则。研究表明,该算法具有很好的可测量性。     

区间表的快速查找算法

区间表(表中每一元素表示的是一个范围的数据)的查找是一个常见的问题,在表的长度较小或要查找元素的数量不多的情况下,折半查找是一种不错并且容易实现的算法。但在某些特殊的行业(如电信业)由于要对长度较大的表进行数量巨大的元素的查找,就不得不考虑它的执行效率。在广东电信公用电话管理中心从事的“签约分销商售卡话务”统计中,巧用哈希表来实现大量数据在众多签约分销商售卡记录中的数据查找,将整个查找的总长度较折半查找降低了一个数量级,大大提高了数据查找的效率。     

基于差别矩阵的属性核快速更新算法

核求解是粗糙集理论的重要内容之一,尽管在核求解问题上已有大量的研究成果,但有关核更新算法的报道却不多,有人提出一种在对象增加情况下核的增量式更新算法,但未讨论对象动态删除的情况．对此,提出一种基于差别矩阵的属性核快速更新算法——FUAC．该算法在更新差别矩阵时仅需删除某一行及某一列,或插入某一行,因而可有效提高核的更新效率．理论分析表明,该算法是有效可行的．     

快速IPv6分段查找及其硬件实现

提出一种可硬件实现的快速IPv6查找算法,采用基于内容可寻址存储器CAM的分段查找机制,用流水线实现,每个周期可输出一次查找结果,所需存储开销较小。在Xilinx Virtex-6 FPGA开发板用150×1 024项IPv6前缀测试表明,查找速度可达597 Mp/s（Million packet/s）,最坏需要2次存储器访问,更新最坏需要50 μs,仅需20.07 MB的RAM和258 KB的CAM存储开销。     

基于决策树映射的低功耗TCAM包分类方案

为了实现网络流的线速转发,高性能交换机普遍采用三态内容寻址存储器(TCAM)来构建其包分类引擎。针对TCAM功耗高的问题,近年来出现了许多低功耗索引方案,实现了TCAM存储块的选择性激活以降低功耗,但这些索引方案普遍采用自底向上的局部优化算法来构建,无法有效实现流表规则的均匀划分,严重影响了TCAM的存储效率及功耗降低效果。提出并实现了一种基于决策树映射的TCAM低功耗索引方案,在极大降低功耗的同时提升了TCAM的存储效率。利用规则普遍存在的小域特征,将原始规则集划分为若干个规则子集,然后针对各个子集的特征域,采用自顶向下的方式分别构建平衡决策树,最后通过对各个决策树进行贪心遍历,从而得到TCAM索引列表。实验表明,针对规模为十万条的规则集,算法在仅使用额外1.3%存储空间开销的同时实现了98.2%的功耗降低。