[发明专利]一种同时支持IPv4和IPv6的高速路由查找方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及网络交换技术领域，尤其涉及一种基于B-Tree同时支持IPv4和IPv6的高速路由查找方法及装置。

背景技术

随着因特网Internet的迅猛发展，用于主干网络互联的核心路由器的接口速率达到100Gbps，该速率要求核心路由器在支持大容量路由表的情况下路由查找速率达到每秒几百万次。

IP查找需要得到最长匹配前缀，IPv6远大于IPv4的地址空间对于存储与查找速度要求更高，近年来研究人员提出了多种硬件查找方法以提高查找速率，其中以Trie树结构和TCAM最为流行。

Trie树结构是应用最为广泛的树结构，容易实现硬件上的流水操作，利于提升路由查找的吞吐率。但是Trie树结构的具有一定的局限性。一般Trie树结构的流水级数较多，会带来过大的查找延时。采用多比特Trie树结构的路由查找设计可以大大减少流水级数，但会带来大量额外内存的消耗，并且这种额外的内存消耗量与路由表的前缀分布相关，使得基于多比特Trie树的路由查找硬件设计的路由表容量存在较大起伏。特别是由于IPv4和IPv6的键值位宽相差4倍，同一个硬件架构很难同时支持IPv4和IPv6的路由查找，增加了硬件设计的复杂度和成本。

TCAM能够在同一芯片中实现IPv4和IPv6的路由查找，但要满足100Gbps的查找速率和核心路由器的路由表容量需求，需要多片TCAM级联查找，功耗与发热量将成为严重问题。

B-tree是一种被广泛应用于数据库文件管理的软件算法，它的特点是一个树节点拥有M-1个关键字和M个子节点，B-Tree的深度由阶数M和关键字的数目决定，与关键字的分布无关。这些特点使得B-Tree能够克服上述Trie树结构的缺点，实现流水级数少且对路由前缀分布不敏感的路由查找设计。

需要注意的是在应用B-Tree进行路由查找时，需要确保返回的结果为最长前缀匹配结果。由于查找回溯是无法在硬件流水操作中实现的，因此需要对B-Tree的路由查找算法进行特殊的处理。这类处理有很多种公开的操作方法，例如可以将父前缀复制成多份合并到其所有子前缀上，或者采用将父前缀与树结构最上层的子节点合并的方法。

目前我们已经提出一种基于B-Tree的高速路由查找方法和装置，它能够用硬件流水线结构实现高性能实现IPv4或者IPv6的路由查找，但它不能满足同时支持IPv4和IPv6路由查找的需求。

有鉴于此，本发明提出一种能够同时实现IPv4和IPv6路由查找的方法及装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同时支持IPv4和IPv6的高速路由查找方法及装置，为了解决现有技术中能够实现IPv4或者IPv6的路由查找，但它不能满足在相同系统结构中同时支持IPv4和IPv6路由查找的需求的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种同时支持IPv4和IPv6的高速路由查找方法，其特征在于，包括以下步骤：

响应路由转发系统实时下发的路由条目更新指令，对IPv4和IPv6共用树节点保存的路由条目信息进行更新；

在路由查找期间，根据路由查找请求确定需要进行IPv4路由查找还是进行IPv6路由查找；

若确定需要进行IPv4路由查找，则从IPv4和IPv6共用树结构寻找用于IPv4路由查找的IPv4根节点，并从IPv4根节点开始按照流水查找方式从所述共用树结构的各相应节点获得IPv4路由信息；

若确定需要进行IPv6路由查找，则从IPv4和IPv6共用树结构寻找用于IPv6路由查找的IPv6根节点，并从IPv6根节点开始按照流水查找方式从所述共用树结构的各相应节点获得IPv6路由信息。

优选地，IPv4和IPv6路由表存放在相同位宽的B-Tree树节点中，IPv4路由表和IPv6路由表动态共享多层节点，其每层节点保存多条路由信息。

优选地，所述内存区存有：IPv4根节点地址、IPv6根节点地址、所述的多层节点以及结果表。

优选地，所述的获得IPv4路由信息的步骤包括：

IPv4查找逻辑从所述路由查找请求中获取IPv4键值，并从所述内存区获取IPv4根节点地址；

IPv4查找逻辑利用IPv4根节点地址从IPv4和IPv6共用树结构找到IPv4根节点，通过读取并解析该节点的节点数据，查找该节点路由信息，并按照流水查找方式查找下一级节点的路由信息，直至查找最后一级节点的路由信息；