利用域转换的三态内容寻址存储器报文分类算法

针对基于三态内容寻址存储器(TCAM)的报文分类存在范围扩张导致空间利用率较低的问题,提出了一种利用域转换的报文分类算法(DTRM).首先将规则集独立的范围预编码算法中范围规则编码所需的比特数量由2k-1替换为任意值,从而能够利用TCAM中的所有冗余位进行编码,实现新范围域的构建,然后利用范围规则的分布特征,以规则集能够表示为较少的TCAM表项为原则,设计域转换函数,将规则集原始范围域转换为新构建的范围域.报文分类时,利用域转换函数将报文头部转换为新构建范围域中的某一数值或范围,并与TCAM表项进行并行比较,最终得到分类结果.仿真结果表明,与并行报文分类算法相比,DTRM算法的范围扩张因子由1.6减少至1.21,TCAM空间利用率由63％增加至82％,同时支持规则的增量更新.     

基于TCAM的二维前缀报文分类算法

报文分类已成为保障网络应用的服务质量及安全性的重要手段，而二维的前缀报文分类则是其中最为常用的．通过对规则冲突的分析，提出了一个基于三态内容可寻址存储器(TCAM)的二维前缀报文分类算法，该算法借助TCAM的并行查找能力，在一个指令周期内找到前缀的最长匹配，采用内存映像及相关数据结构消除了规则之间的冲突，实现了快速的二维前缀分类查找．与其他二维分类算法相比，该算法具有最小的查找时间复杂度和较小的内存空间复杂度．     

基于三态内容寻址存储器的路由表压缩和存储技术研究

针对高性能路由器中的路由存储和快速查找问题，提出了将冗余裁减算法和掩码扩展技术相结合的方法来压缩路由表。冗余裁减算法寻找路由表中的等价路由并删除冗余表项；掩码扩展技术则利用三态内容寻址存储器(TCAM)的非连续掩码的特点，对具有相同下一跳和相同前缀长度的路由项进行归并，并利用基于前缀扩展和逻辑最小化思想的增量更新算法，实现路由表动态更新过程中路由的重新归并。实验结果表明，本方法可以将路由表条目至少减少40％。     

基于PIM-SM组播的园区网IPTV的架构与实现

MPEG2编码的视音频TS流直接封装在UDP的组播数据包中,通过IP承载网发送给接收用户,组播协议PIM-SM通过生成(*,G)和(S,G)表项实现RPT/SPT转发组播数据包,TCAM结构支持系统的硬件转发.系统实现在园区网内IPTV的组播方式转发,满足用户需求的同时对网络系统本身无影响.     

SDN流表更新的调度与快速响应

软件定义网络(SDN)中,流表规则匹配域之间相互重叠,使得流表更新问题变得复杂。一条更新规则往往会触发多条三态内容寻址存储器(TCAM)表项移动,导致更新时间长。另外,现有SDN交换机采用的TCAM多为单端口设计,当TCAM进行流表更新时,数据包查找会被阻塞,导致数据平面的转发性能受到影响。因此,如何实现快速更新并保障数据包查找,是提高网络性能的一个重要研究问题。该文以采用TCAM查找方案的SDN交换机为硬件基础,设计并实现了流表更新系统。多个网络应用的更新经过前端整合并同时下达时,系统对规则之间的依赖关系进行高效检测,赋予延时需求高的规则高优先级,使其能得到快速响应。该更新算法不会阻塞TCAM查找,可以实现查找和更新穿插执行。实验结果表明：通过采用不同的调度策略,系统性能在更新优先策略与查找优先策略之间取得了平衡。     

一种硬件哈希表压缩方法及其性能研究

在高速1大容量的基于流的报文分类应用中,采用硬件哈希表具有成本低、扩展性好等优点。但由 于需要在硬件哈希表中保存流标识,而流标识的长度依不同应用可能长达几十字节,一方面需要较大的存 储空间,另一方面也严重影响了哈希查表的性能。提出了一种硬件哈希表压缩方法,可以有效压缩保存在 哈希表中流标识的长度,减小所需存储器容量,提高查表性能,同时实现复杂度低,具有较高的实用价值。     

一种硬件哈希表压缩方法及其性能研究

在高速、大容量的基于流的报文分类应用中，采用硬件哈希表具有成本低、扩展性好等优点。但由于需要在硬件哈希表中保存流标识，而流标识的长度依不同应用可能长达几十字节，一方面需要较大的存储空间，另一方面也严重影响了哈希查表的性能。提出了一种硬件哈希表压缩方法，可以有效压缩保存在哈希表中流标识的长度，减小所需存储器容量，提高查表性能，同时实现复杂度低，具有较高的实用价值。     

双机热备让电力网络更可靠

在当前我国电力设施的组网应用中,用户对网络可靠性的要求越来越高,如何保证网络的不间断传输,成为急需解决的一个问题.为保证电力网络的不间断传输,需要特别加强对一些重要的业务入口或接入点的防护.传统设备存在业务中断风险 于是,业界推出了传统备份组网方案来避免此风险.该方案在接入点部署多台设备形成备份,通过VRRP或动态路由等机制进行链路切换,实现一台设备故障后流量自动切换到另一台正常工作的设备上.传统备份组网方案适用于接入点是路由器等转发设备的情况.因为经过设备的每个报文都是查找转发表进行转发,链路切换后,后续报文的转发不受影响.但是,当接入点是状态防火墙等设备时,由于状态防火墙是基于连接状态的,当用户发起会话时,状态防火墙只会对会话的首包进行检查,如果首包允许通过则会建立一个会话表项（表项里包括源IP、源端口、目的IP、目的端口等信息）,只有匹配该会话表项的后续报文（包括返回报文）才能够通过防火墙.如果链路切换后,后续报文找不到正确的表项,会导致当前业务中断.     

基于TCAM的高速报文过滤卡设计

对防火墙和TCAM技术进行了简要介绍,对使用TCAM进行规则查找比对的工作机理进行了探讨,进而提出了基于TCAM的高速报文过滤卡设计方案,分析了它对进出报文的处理过程.最后,对TCAM的规则更新算法进行了较为深入的研究.     

快速的IP路由查找算法

下一代路由器的一个主要设计问题是IP查找机制。对于每一个接受的信息包,路由器在地址查找过程中需执行一次最长前缀匹配操作,以此决定下一个转发站点。目前,这一过程由软件完成并且已成为路由器性能的一个主要瓶颈。因此,我建议使用一种快速的IP查找机制,其中的转发表足够小可存储在SRAM（静态随机存储器）中,并且费用非常低。通过管道技术它也能用硬件来实现。通过使用我们建议的方法,一个大的、拥有45000路由前缀的路由表可以被压缩成大小大约为430千字节的转发表。在最坏的情况下,一次查询的存储器访问的次数是三次。当通过管道技术实现时,所建议的机制能达到每次存储器访问完成一次路由查询。对于目前10纳秒的静态随机存储器,这个机制提供大约每秒1亿次的路由查询。此外,查询速度可以通过存储器访问速度的加速线性提升。     

分布式路由器中的路由管理模型

高性能分布式路由器中 ,路由管理必须面对两个技术难点 :1)实现高性能的路由查找算法 ;2 )实现主从路由表同步。该文提出一种分布式的路由管理模型 ,给出了这两个技术难点的解决方案。模型实现了路径压缩 Trie树和TCAM硬件相配合的路由查找算法 ,采用了自主设计的过滤算法对路由信息进行过滤 ,并应用 Zebra协议兼容 IPv4和 IPv6路由协议。模型可支持 2 .5 Gb/s接口的分组转发以及 2 0 0 0条 /s的路由更新速度。目前该模型已在国家“八六三”重大攻关项目——“核心路由器”中得到实现     

A Wire-speed Routing Lookup Algorithm Based on TCAM

IntroductionInthepastfew years ,theresearchonroutinglookupalgorithmhasmadegreatprogress.Alotofalgorithms,whicharebasedonsoft,protocolandhardwarehaveap pearedinmanyliteratures.The purposeofthesealgo rithmsistosupportfastlookup .Recentlysomenewhard ware basedschemesuseTCAMtoimplementwire speedroutinglookup .TCAMisa parallellookupdevice .TheternarycapabilityallowsTCAMtostoreprefixesandde terminelongestprefixmatching .ThelookupperformanceofTCAM basedschemeisindependentofthesizeofroutetable…     

基于Hash和二叉树的路由表查找算法

提出了一种基于Hash和二叉树的路由表查找算法,这一算法可以满足OC-768的转发要求,支持超过10万条前缀的大规模路由表,并且在路由表更新时,只有少量的存储器需要被改写.仿真结果显示,对于一个149 458条前缀的路由表,算法仅需要2 MB存储器,如果采用200MHz的存储器芯片,平均的查找速度可以达到100M次/秒.     

MANET中的多目标组播路由协议

针对临时性、少量信息群发业务模型,提出一种多目标组播路由协议,利用已有的单播路由信息实现组播发送功能。中间节点根据组播分组中目的节点的地址和路由信息,结合本节点路由表或转发表,对相关目的节点执行转发。协议无需维护组播树和组播成员状态,可在任意提供路由表或转发表的单播路由协议基础上工作。在该应用模型下,协议的分组递交率性能与单播路由协议相当,发送开销比单播和其他组播路由协议大大减少,控制比特开销也较低。     

可编程虚拟化路由器的转发表查找技术综述

可编程虚拟化路由器是未来互联网的核心网络设备,即在一个物理路由器平台上并行实现多个相互独立的虚拟路由器.综述了可编程虚拟化路由器的转发表(forwarding table,FIB)查找技术.分析了FIB查找技术的性能与可伸缩性挑战,即查找吞吐量、存储空间和增量更新问题.讨论了多FIB融合的IP查找算法和基于NDN(named data networking)命名的非IP查找算法的研究进展.指出了OpenFlow的多域FIB查找和基于硬件的NDN线速转发是未来研究亟需解决的重点问题.     

一种车载Ad Hoc网络的分布式位置服务路由策略

针对现有基于位置的路由协议如GPSR(greedy perimeter stateless routing)协议的性能受目的节点位置移动影响过大的问题,提出一种基于分布式位置服务的路由策略?该路由策略通过在路网中引入分布式位置服务器来协助数据分组转发,分布式位置服务器除了定时维护其辖区内车辆节点的位置信息并存入本地节点位置表外,还定时与邻居位置服务器交换本地节点位置表中的信息并保存于邻居表?基于这些节点位置信息表,在路由策略中,发送节点首先将数据分组转发至本地位置服务器,继而本地服务器根据本地节点位置表或邻居表中目的节点的相关信息做下一步的路由决策,直至将数据分组转发至目的节点?结果表明,在节点高动态移动的车载Ad Hoc网络环境中,基于分布式位置服务的路由策略能够有效提高分组投递率并降低路由开销, 且更能适用于网络拓扑捷变的车载Ad Hoc网络?     

基于封装和聚集组播的区分服务组播实现方案

给出一种区分服务组播的三层实现模型,在此基础上给出一种基于封装和聚集组播的区分服务组播实现方案：EADSMCast(Encapsulated and Aggregated DiffServ Multicast). 一方面通过对基于封装的DSMCast方案的改进,在组播分组头部封装聚集组播树上核心路由器的转发信息,保持了区分服务域中核心路由器的无状态性和可扩展性;另一方面,通过对聚集组播的组-树匹配算法的改进,使多个具有相同或相似转发结构的组播组共享一棵聚集组播树,有效地减小了边界路由器中组播路由表的规模。仿真实验结果表明,EADSMCast是一种能够支持异构QoS组播、可扩展性良好的区分服务组播实现方案。     

一种路由表分布式存储转发架构及其查找算法

面向路由器FIS(Forwarding In Switch, FIS)处理机制,提出了一种基于路由表分布式存储的多级流水并行查找架构,采用多个低速的具有独立转发和交换功能的转发交换结点FSN(Forwarding and Switching Node)构成多级流水线,针对IPv6最长匹配前缀的查找需求,设计了一种基于前缀范围的二分查找算法PSB-BS(Prefix Scope Based Binary Search)：将IPv6转发表组织为分层结构,每一层对应不同长度范围的前缀信息,采用二分查找策略对子树层进行搜索,通过构建非对称二分查找树实现了转发表在FSN结点的分布式存储并能有效降低存储开销及IP查找复杂度.仿真结果表明,与目前Cisco商业路由器广泛采用的树位图算法相比,PSB-BS算法显著降低了存储及访存开销.     

基于区域集中存储的CCN路由策略

针对在内容中心网络(content-centric networking, CCN)中如何结合缓存资源提高路由效率,优化网络性能的问题,提出一种轻量级的基于区域集中存储的路由策略(regional centralized storage routing strategy, RCSRS)。提出区域集中存储思想,以节点度中心性、紧密中心性、介数中心性和凝聚度为指标,选取区域中心度最高的节点作为核心节点集中缓存内容资源,剩余普通节点仅负责路由转发;并设计基于集中存储的路由机制,路由时快速引导兴趣包至区域核心节点以查找内容。仿真结果表明,与传统路由策略相比,该方案在较低网络开销下,平均命中率、平均请求时延和平均跳数减少率方面有明显提升。     

一种基于流量预测的启发式路由表更新算法

针对目前的路由表更新机制无法有效地控制和降低因路由表更新而导致的网络丢包量的问题,提出一种基于流量预测的启发式路由表更新算法。利用流量预测模型对IP路由器中各路由表项所对应的网络流量进行预测,并在此基础上通过启发式算法动态调整路由表项的更新顺序和更新-分发批处理的量程大小,以实现在路由表更新过程中产生最少的网络丢包量。仿真实验结果表明该算法有效地减少因路由表更新引起的网络丢包量。