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.     

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。     

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.     

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。     

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。     

一种TCAM策略路由融合表项维护管理算法*

基于单次TCAM匹配完成策略路由查找的功能需求,针对尽量缩短TCAM离线更新时间的约束条件,设计了一种高效的TCAM表项融合及维护管理方案及算法,确保了系统功能的实现。测试表明应用效果较好。     

基于Trie树分割路由表降低TCAM功耗的方法

TCAM已成为在路由器设计中实现路由查找的硬件方案,具有速度快、实现简单的优点,但其功耗较高.该文提出了一种基于trie树的结构进行路由表分割、降低TCAM功耗的方法,同传统的TCAM相比,前缀数量达到200时降低大约80%的功耗,前缀数量越多,相对降低的比例越大.     

兼容IPv4和IPv6的高速路由设计

提出一种兼容IPv4和IPv6报文高速路由查找方案,方案基于TCAM技术,同时对TCAM路由表更新算法进行比较,最后采用松散前缀顺序约束算法实现TCAM路由表的更新,并在网络处理器原型设计中得到应用。方案可以满足10Gbps速率IP报文线速转发的要求。     

基于Trie树分割路由袁降低TCAM功耗的方法

TCAM已成为在路由器设计中实现路由查找的硬件方案，具有速度快、实现简单的优点，但其功耗较高。该文提出了一种基于trie树的结构进行路由表分割、降低TCAM功耗的方法，同传统的TCAM相比，前缀数量达到200时降低大约80％的功耗，前缀数量越多，相对降低的比例越大。     

Power-efficient TCAMs for bursty access patterns

Ternary content addressable memories (TCAM) have become a popular hardware device for fast routing-table lookups. However, the high power consumption in TCAM increases power supply and cooling costs, and limits the router design to fewer ports. Based on an analysis of the prefix hierarchy in routing tables, the authors propose an optimization model to reduce the power consumption for bursty access patterns. This model can reduce the average power consumption by a factor of 11.     

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。     

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。     

基于TCAM的高效浮动关键词匹配算法

针对传统浮动关键词匹配算法功耗高和速率低的问题,提出一种基于三态内容寻址寄存器(TCAM)的高效匹配算法。该算法应用关键词分类数据结构,将关键词存储在不同的TCAM模块中,并只将疑似关键词送入TCAM中查找匹配,从而减少每次访问TCAM查找的表项数目,提高一个查询周期内待匹配报文的移动速度。仿真结果表明,与传统算法相比,该算法功耗较低、匹配速度较快。     

实现IPv6数据包分类的算法研究

三重可寻址内存（Ternary Content Addressable Memory,TCAM）能提供持续吞吐量和单一系统结构,这非常有利于实现包分类,特别是对将来基于IPv6的网络尤其如此。但是它也有缺点,比如路径有限、价格昂贵和电源消耗。为此提出了一种有效算法,对可寻址端口地址加密来减少需要的TCAM。该新方案能够将现实世界IPv6路由表的128位前缀加密成11位,并且仍然保留无类域间路由的属性。