[发明专利]一种基于哈希表和扩展存储器的高性能IPv6地址查找方法无效

专利信息
申请号: 201010145939.9 申请日: 2010-04-13
公开(公告)号: CN101827137A 公开(公告)日: 2010-09-08
发明(设计)人: 杨康平;杜慧敏;王亚刚;赵萍;王明明;王芳莉;郝鹏 申请(专利权)人: 西安邮电学院
主分类号: H04L29/12 分类号: H04L29/12;H04L12/56;H04L12/24;G06F12/02
代理公司: 西安文盛专利代理有限公司 61100 代理人: 彭冬英
地址: 710061 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 哈希表 扩展 存储器 性能 ipv6 地址 查找 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种在高速IPv6路由器中查找路由表项的方法,准确地说,涉 及一种采用哈希表和扩展存储器的IPv6地址查找方法,属于IPv6网络设备路 由转发技术领域。

背景技术

IP路由器在网络中起着桥梁作用,可将多个小网络连接成大网络,通过 IP(Internet Protocol)协议相互通信。而路由器最主要功能是IP数据包的转发,即 从输入接口接收IP数据包,并根据IP包首部中的目标地址,从路由信息表 RIB(Routing Information Base)中查找出相应的输出接口信息,然后将IP包转发 到相应的输出接口,从而完成分组转发功能。

为了解决路由信息表中路由前缀数目快速增长的问题,无分类域间路由 CIDR(Classless Inter-Domain Routing)的IP地址编址方案被正式采用,从而,必 须采用最长前缀匹配LPM(Longest Prefix Matching)算法解决IP地址查找问题, 因此,大大增加了IP地址查找的复杂性。

随着网络用户和通信业务的日益增长,导致IPv4地址分配面临枯竭,以及 IPv4网络安全性及灵活性等问题的限制,于是IETF(Internet Engineering Task Force)提出了IPv6(Internet Protocol Version 6)编址方案,但是,由于IP地址从 IPv4的32位变成IPv6的128位,很多IPv4查找算法已经不能满足IPv6的128 位地址查找。现在是IPv6发展的初期,还有很多不确定性因素:IPv6路由表中 前缀分布规律及表项增长规律,IPv6地址查找算法的设计只能依据IPv4地址查 找的经验,从而,IPv6地址查找算法的效率及实现代价等问题需要设计者来解 决。

现有的IPv6地址查找方法都是直接或者间接利用传统的IPv4地址查找方 案进行设计的,由于查找关键字从32位增长到128位,所以这种设计思路会存 在很多问题,例如,使用TCAM进行IPv6地址查找会在很大程度上提高设计 成本和系统功耗,同样表项数量的路由表,要使用多级TCAM进行级联才能完 成查找工作,这样在工程系统设计时,其高昂的成本和大的功耗使该方案不会 被直接应用;使用Trie树及其衍生算法(比如:层压缩Trie树、路径压缩Trie 树、多比特Trie树等)在地址查找时,会使存储器访问次数成倍增加,从而导 致查找延迟更大,系统查找效率降低;使用基于存储器扩展的查找方法会使存 储成本成指数级的增加,在IPv6地址中,分布数量最多的是长度为32位的路 由前缀,直接利用存储器扩展的方法进行设计,将其作为第一级查找,需要的 存储器大小为232bit,再加上第二级更大空间的存储器,使得直接应用该方案对 IPv6地址查找是不可实现的。

总之,IPv4地址查找方法直接用于IPv6地址查找是难以实现高性能IPv6 地址查找的,所以在IPv6地址查找方法设计时,要利用IPv6本身的特点(比 如IPv6前缀分布规律、IPv6路由表项增长趋势等)和传统的IPv4地址查找思 路进行设计,会使IPv6地址查找方法具有可实现性和高效性。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用哈希表和扩展存储器两级结构的IPv6地址 查找方法,该方法具有高速查找效率、可扩展性强、存储利用率高等特点,可 用于高性能IPv6核心路由器中。

(1)为描述方便,首先做如下定义:

定义1哈希前缀HP(i)(Hashing Prefix):表示长度i可以被8整除的前缀 项,该方法中所指的哈希前缀为:HP(16)、HP(24)、HP(32)、HP(40)、HP(48)、 HP(56)和HP(64);

定义2扩展前缀EP(j,k)(Expanded Prefix):两个能被8整除哈希前缀项 之间的所有前缀,j=8i+1,i为整数且0≤i≤7,k=j+m,m为整数且1≤m≤6 该方法中所指的扩展前缀包括:EP(17,23)、EP(25,31)、EP(33,39)、EP(41,47)、 EP(49,55)和EP(57,63)等。在IPv6路由表中,哈希前缀HP和扩展前缀EP构 成了整个路由表;

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