[发明专利]路由表调整方法、路由查询方法和装置及路由表存储装置

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及通信领域中的一种路由表调整方法、路由查询方法和装置及路由表存储装置。

背景技术

在现有通信网络技术中，路由技术无疑是倍受关注的技术之一。通信领域的许多发展都需要相应提高对路由技术的要求。例如近几年，随着企业全球化的倾向，很多企业在世界不同的地点发展了更多的分支结构，所以很多企业趋向于利用因特网来替代它们私有的数据网络，这种利用因特网来传输私有信息而形成的逻辑网络就称为虚拟私用网(Virtual Private Network，以下简称VPN)。目前VPN的应用越来越广泛，而人们对于安全、方便的数据通讯手段的需求也日趋增加。随着VPN的广泛应用，以往只有接入端路由转发设备才需要支持VPN路由，但现在，很多中、高端路由转发设备直接连接到最终用户，也需要支持VPN路由。因此，对路由技术的要求越来越高。另一方面，传输媒质的传输速率在迅速增长，路由设备处理的报文数量迅速增长，例如：支持100G光缆端口的路由转发设备通常需要每秒钟查找150M次最大路由前缀，支持150G光缆端口的路由转发设备通常需要每秒钟查找250M次路由前缀，这也需要路由设备提供更强的查询能力，也就是更强的最大路由前缀查找能力，高速查找技术正是业界面临的难题之一。

高速查找技术中的两个关键因素是：查找速率和更新速率。查找速率提供更大的路由容量，更新速率提供更稳定的网络，也就是加快网络收敛速度，这正是本发明需要解决的技术问题。路由查询技术是通过网络传输数据包过程中的一个普遍步骤，路由系统必须为每一个接收到的IP数据包，在其路由表中寻找IP数据包中目的端地址的最大路由前缀，再依照相对应的路由路径传送该数据包。为改善路由查询操作的查询速度、查询开销等因素，人们采用了各种各样的路由查找系统，其中一种方法是采用布隆过滤器(以下称Bloom Filter)技术。Bloom Filter技术，是计算机科学家“Burton Bloom”在1970年提出的一套数据集合表示方法，这种方法可以非常显著和有效的压缩一个数据集合的信息，在信息检索方面被广泛应用。Bloom Filter技术应用在路由技术中，首先按照路由前缀匹配值的长度把路由表分成若干个路由子集，然后为每个路由子集分别建立一布隆过滤器，即Bloom Filter，以及与该过滤器相对应的路由子表，在共享内存的方式下，各Bloom Filer分别与一个内存的起始地址相对应。路由子表实际上就是原有路由表的一部分，是逻辑上形成的路由子表。图1A为基于布隆过滤器技术进行路由查询的流程示意图，图1B为相关的路由表架构示意图，其基本步骤如下：

步骤a1、获取待查询的IP地址；

步骤a2、根据待查询的IP地址，利用Bloom Filter技术，通过查询各个过滤器，即filter0、filter1、filter2和filter3等，取得待查询IP地址对应的最大路由前缀的长度，此处可能匹配到多个路由前缀的长度，按照最长匹配的原则，选择最大路由前缀的长度；

步骤a3、取IP地址前面的相应长度字节作为最大路由前缀值，该相对长度就是最大路由前缀长度；

步骤a4、对最大路由前缀值作哈希(hash)运算，获取对应的路由表项的物理地址，从而最终查询到路由路径，即在对应的前缀长度表中查询对应ip地址的索引，为了正确，还需要比较实际存储的路由前缀值(key)与查询的key是否正确，验证正确时才将其作为查询结果，验证不正确时，则返回至步骤a2中，选择较短的路由前缀长度，而后再执行步骤a3，直到查询出正确的结果。

在上述步骤a2中，由于相同路由的前缀配置会有很多，通过hash运算一个值来确定一个地址，配置路由表的时候就把相应路由存放在该地址处。

路由数据的合理存储和维护技术是实现高效、可靠路由的重要前提。当采用上述布隆过滤器技术时，可以建立一个hash表的占用内存较小的矢量表，即布隆过滤器，来对应占用较大内存空间的实际前缀表项。

但是发明人在进行本发明的研究过程中发现基于布隆过滤器技术的路由表存储维护技术中至少存在下述问题：由于预先很难估计各个路由子集的规模，只能假定其大小而预先分配一定的存储空间给某一长度前缀的路由子表，但是路由表项的数量在实际的网络中会频繁的增减震荡，当某个长度前缀的路由子集内数值剧增的时候，必须释放旧的布隆过滤器和对应的路由子表，而后重新构建容量更大的布隆过滤器和对应的路由子表，无疑，这种操作开销是巨大的。

发明内容