[发明专利]基于TCAM的范围多匹配2级分层查找方法

说明书

本发明提出了一种基于TCAM的范围多匹配2级分层查找方法，实现了基于TCAM的包分类问题中端口范围多匹配。其特点在于，首先从范围集中提取出宽区间范围，并对宽区间范围做单独的处理，然后，再对剩下的范围集，尽可能多的将有关联的范围合并在一起，组合成一些新的范围集，而这些重新组合后的新的范围中绝大多数都是由原先的多个原始范围组合而成的。然后对这些新的范围中包含不止一个原始范围的新范围，将其划分成若干个相互间距为1的毗连范围。在查找过程中，首先在第一级TCAM+SRAM内对合并后的新范围进行查找，然后根据新范围集的查找结果再通过判断来确定是否需要再对第二级TCAM+SRAM进行查找，从而通过这两次的划分查找来实现基于TCAM的范围多匹配技术。

技术领域

本发明涉及一种基于TCAM(Ternary Content Addressable Memory，三态内容可寻址存储器)的解决范围多匹配问题的2级分层查找方法，主要应用在入侵检测系统、路由器、交换机等网络设备中，属于计算机网络中网络数据包分类技术领域。

背景技术

随着网络技术的快速发展，尤其是近些年来各种新型网络应用的出现，像网络入侵检测系统(Network Intrusion Detection System，NIDS)，质量服务(Quality ofService，QoS)，负载均衡(Load Balance)等都需要报告出所有匹配结果或部分匹配结果，传统的基于软件的包分类技术远远不能满足线速的要求，而基于硬件的技术却能够很好的解决这一问题，如TCAM。

TCAM是从CAM的基础上发展而来的，它的基本结构图如图1所示。一般的CAM存储器中每个bit位的状态只有两个：“0”或“1”，而TCAM中每个bit位有三种状态，除去“0”和“1”外，还有一个“don′t care”状态，经常用“*”来表示，它是通过掩码来实现的。因此，TCAM不仅能进行精确匹配查找，而且还能进行前缀匹配查找。

TCAM能够用于包分类技术中主要是因为它具有快速且精确的查找速度、结构的通用性以及操作简单等优点，但同时它也具有几个明显的缺点：成本高、功耗大和路由更新复杂。另外，由于TCAM中的所有条目都是进行并行查找的，而传统的包分类中只需要得到最优匹配的条目即可，故只需要对TCAM进行一次查找即可得到所需要的结果。然而近些年来出现的新型网络应用，像网络入侵检测系统、负载均衡等都需要报告所有的匹配结果。如此一来，就需要对TCAM进行多次查找，即如果规则库中有n个规则与输入进来的查找关键字匹配，那么就至少需要进行n次查找才能得到所有的匹配结果。这使得TCAM的查找功耗很大，且需要的时钟周期也很长，这是无法接受的，于是产生了基于TCAM的包分类技术中的多匹配问题。而在基于TCAM的包分类技术的多匹配问题中，人们最关心的两个问题是TCAM的存储空间以及查找功耗。