[发明专利]一种快速查找IPV6路由的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种快速查找IPV6路由的方法。

背景技术

近年来，随着计算机网络规模的不断扩大，互联网络的迅猛发展，路由技术在网络技术中已逐渐成为关键部分，路由器也随之成为最重要的网络设备之一。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一，其性能则直接影响着网络互联的质量。高效的路由表查找算法是影响路由器转发效率的重要因素。随着Internet网络规模的扩大，路由表的大小与日俱增，随着无分类域间路由(Classless Inter Domain Routing,CIDR)的引入，IP地址查找从一个精确匹配的问题转变成为一个最优匹配的问题，必须采用最长前缀匹配(Longest Prefix Match,LPM)算法解决，从而大大增加了IP地址查找的复杂性。特别是IPv6协议带来了巨大的地址空间和更长的地址格式，这些都对提高路由表查找算法效率提出了挑战。因此，必须研究适合IPv6的路由查找算法。目前，针对IPv6的路由查找方法主要有基于trie树的方法、基于多分支trie树的方法、基于前缀长度的二分查找(binary Search onPrefix Lengths)以及基于TCMA的算法等。

（1）基于Trie树的方法，用二进制Trie结构来表示地址前缀是一个常用的方法。Trie采用一种基于树的数据结构，通过前缀中每一位的值来决定树的分支用二进制Trie结构表示的地址前缀表，树中每个节点最多有两个孩子节点。在Trie树中，处于第L层的节点代表了一个地址前L比特均相同的地址空间，并且这L个比特串就是由从根节点到这个节点路径上的L比特组成。该方法的缺点是存储空间浪费较多，Trie树中间结点可以进行压缩和优化，因此有路径压缩的Trie树方法。

（2）多分支Trie树设计的关键是步宽的选择。较大的步宽产生深度较浅的Trie树，但需要消耗较多的表项存储空间，前缀更新涉及的节点也比较多，因此步宽的选择也就是在算法查找速度、存储空间和更新复杂度之间的折衷。

（3）按前缀长度进行二分查找(binary Search on Prefix Lengths)的算法，该算法将最长前缀匹配按前缀长度分解成一系列的精确匹配，并将前缀按长度分别存储在不同Hash表中，地址查找时,按前缀长度对所有的Hash表进行二分查找。该算法查找的平均次数为O(log2W),存储空间复杂度为O(Nlog2W)。该算法具有良好的扩展性，但引入了大量的标记来进行二分查找以避免回溯，因此增加了存储的复杂度。

（4）TCAM是一种基于硬件的方法，TCAM中每一个表项以<地址，掩码>序偶的形式保存。假设地址的长度范围从1到W，则地址和掩码分别占用W比特。若某个地址前缀的长度为Y，则其掩码的前Y个比特为1，其它比特为0，而地址的后W-Y个比特可为1或0。查找时TCAM判断查找关键字的前Y比特是否与目的地址的前Y比特相等，若相等则表示关键字与该表项匹配，否则不匹配。

基于TCAM的查找方案的最大优点是速度快，实现简单。完成一次查找只需三步操作：查找TCAM、查找下一跳（next-hop）索引表和查找next-hop映射表。若应用流水线技术，可以进一步提高查找速度。缺点是TCAM容量小，代价高，功耗大，更新复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种查找速度快、效率高、稳定性好的快速查找IPV6路由的系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种快速查找IPV6路由的系统，包括一个路由存储表，所述路由存储表包括一个一级线性索引表和一个以上的存储模块；

所述一级线性索引表用于存储一个以上的索引值，每个索引值对应一个存储模块；其中，每个索引值为一个路由前缀的第4-16比特的值；

所述存储模块用于存储17比特之后的路由前缀。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述存储模块包括一个或一个以上的存储单元，存储单元包括一个单独的多比特树或一个以上的无冲突哈希表，每个无冲突哈希表附带若干个多比特树。

进一步，所述无冲突哈希表的种类包括hash32、hash40和hash48表。

进一步，所述每个无冲突哈希表包括一个一级哈希表和若干个二级哈希表；

一级哈希表包含若干个表项，每个表项包含三个单元，第一单元存储二级哈希表可存储元素个数m，第二单元存储调节参数a的值，第三单元存储指向二级哈希表的数组指针p；