收藏本站
《国防科学技术大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

网络处理器原型系统路由查找算法的研究

张荣高  
【摘要】: 本文的研究课题来源于863计划项目“网络处理器芯片的设计与原型”,重点论述了网络处理器中一项关键技术:路由查找算法及其相关技术。 根据摩尔定律,随着光纤通信的发展,存储器的访问速度跟不上光纤传输速度的增长。而网络处理器中的路由查找,报文分类等功能都需要进行查表操作,需要访问存储器,其性能都受到存储器访问时间的限制。因此,研究路由查找算法从而提高路由查找速度成为进一步提高网络处理器性能的关键。 本文首先详细分析了现有的高速路由查找算法以及这些算法的优缺点,并讨论了各种路由查找算法的的硬件实现的方案。 传统的路由查找算法一般分两步实现最长前缀匹配:首先找出和目的地址匹配的所有前缀,然后从这些前缀中选出最长匹配的条目,因此,需要不断访存取出前缀值和目的地址匹配。本文采用了一种与传统的路由查找算法不同的思路:在一系列前缀匹配中,只有和最长前缀的那次匹配才是必要的,因此,路由查找只需要确定匹配目的地址前缀的最长长度。 根据这一思路,本文提出了一种基于长度标记的位图映射BMTLF(Bit Map Trie based on Length Flag)路由查找算法。BMTLF路由查找算设置了一个长度标记LF(length Flag),记录上一个结点中最长匹配前缀的长度,避免内部节点的前缀值匹配;采用简单的标志位,表示在相应长度上存在一个前缀匹配,只要在路由搜索终止结点中检查一次这些标志位,就可以确定最长匹配前缀。 本文用软件模拟了BMTLF路由查找算法,对算法的性能进行了评测。从模拟的结果来看,BMTLF路由查找算法在存储空间利用率上有明显的优势,路由查找速度也有一定程度的提高。和多比特Trie树相比,BMTLF路由查找算法的存储复杂度从O (2 kNW / k )降低到O ( NW / k ),虽然采用压缩路由表的方法,但是没有增加更新操作复杂度,同时避免了多比特Trie树存在的前缀更新扩散问题。 本文在网络处理器原型系统上设计了一种实现BMTLF路由查找算法的硬件流水处理引擎方案。本文针对在使用TCAM时更新路由表需要进行复杂耗时的排序,以及TCAM功耗高的问题,提出了一种路由表免排序和降低TCAM功耗的方案。本文针对存储碎片影响路由查找速度的问题,提出了一种可编程指针的存储管理算法,减少了存储碎片的产生。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP393.05

免费申请
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 谭明锋,龚正虎,高蕾;基于有限前缀扩展和多Hash函数的动态IP路由查找算法[J];电子学报;2005年11期
2 王振兴,张彦肖,孙亚民,邬江兴;基于前缀范围对分搜索的高性能路由查找[J];计算机学报;2004年05期
3 彭艳兵,龚俭,丁伟,徐加羚;自相似活跃子网前缀空间的路由查找[J];计算机学报;2005年08期
4 徐恪,徐明伟,吴建平,吴剑;路由查找算法研究综述[J];软件学报;2002年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 廖恬瑜,涂晓东,黄协;高速路由查找算法的研究[J];电子科技大学学报;2004年06期
2 刘伟;刘伟科;闫春;;IPV6下的路由技术[J];电脑知识与技术;2006年20期
3 张勇;;基于聚集位向量的IPv6快速路由查找算法[J];后勤工程学院学报;2007年04期
4 崔尚森,张白一;一种基于哈希表和Trie树的快速IP路由查找算法[J];计算机工程与应用;2005年09期
5 崔尚森,冯博琴;最长前缀匹配查找的索引分离trie树结构及其算法[J];计算机工程与应用;2005年20期
6 杜慧军;;DiffServ中动态优先级调度算法的延迟分析[J];计算机工程与应用;2009年17期
7 陈威,陈天洲,吴朝晖,黄烨明;一种路由协议构件的特征量化方法和应用[J];计算机工程;2004年18期
8 王瑞青;杜慧敏;王亚刚;;基于Hash和CAM的IPv6路由查找算法[J];计算机工程;2012年08期
9 刘晨亮,许家栋,刘利章;一种兼容IPv4和IPv6的快速路由查找算法[J];计算机应用;2004年02期
10 崔尚森,冯博琴;散列索引多分支Trie树快速路由查找算法[J];计算机应用与软件;2005年09期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 张治洲;郑康锋;;一种高效的网络处理器资源访问算法[A];第十三届中国科协年会第11分会场-中国智慧城市论坛论文集[C];2011年
2 苗建松;丁炜;;改进的TCAM路由更新方法与实现[A];2006年全国开放式分布与并行计算学术会议论文集(二)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张建伟;身份与位置标识分离映射解析关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年
2 王振兴;NGI高性能路由器转发处理算法与实现[D];南京理工大学;2004年
3 胡晓峰;并行路由器体系结构若干关键技术研究[D];国防科学技术大学;2004年
4 许登元;类以太网物理帧时槽交换技术研究[D];西南交通大学;2005年
5 余鑫;集群路由器关键技术研究[D];华中科技大学;2005年
6 陈骏坚;基于新型蚂蚁算法的QoSR理论及技术研究[D];武汉理工大学;2006年
7 彭艳兵;TCP宏观平衡性研究[D];东南大学;2006年
8 周昔平;多线程网络处理器分布式内核结构研究[D];西北工业大学;2006年
9 魏进武;基于分形的网络流量建模及排队性能研究[D];解放军信息工程大学;2006年
10 向阳;移动Ad Hoc网络QoS路由技术研究[D];武汉理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高莹;哈希表和多比特Trie树相结合的IPv6路由查找算法的研究[D];郑州大学;2010年
2 毛影;树型结构的应用与平衡查找树的研究[D];江西师范大学;2010年
3 麻敏觉;Ad Hoc网络中基于MAC层的路由设计与实现[D];浙江大学;2011年
4 郭玲丽;基于多分支trie的快速路由查找算法[D];西安电子科技大学;2009年
5 石凯;基于click系统的应急通信数据分发平台的研究与实现[D];北京邮电大学;2011年
6 余胜强;PIM-SM协议并行化处理技术及路由稳定性研究[D];南京理工大学;2011年
7 郭文文;基于TRIE的软转发路由查找模块的设计实现[D];南京邮电大学;2011年
8 崔宇;大规模并行网络模拟中高性能远程路由策略的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 钱宇;高速网络流测量模型研究[D];解放军信息工程大学;2008年
10 曹婕;递归流包分类算法的研究与改进[D];南京航空航天大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 彭元喜,唐玉华,龚正虎;基于压缩NH表的高速IP路由查找算法的研究[J];电子学报;2002年02期
2 谭明锋,龚正虎;基于ASIC实现的高速可扩展并行IP路由查找算法[J];电子学报;2005年02期
3 彭元喜,龚正虎;基于LSOT的高速IP路由查找算法[J];计算机学报;2002年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周立力;基于TCAM技术的高速路由查找方案[J];计算机应用;2003年09期
2 梁志勇,徐恪,吴建平,柴云鹏;基于非重叠前缀集合的并行路由查找系统[J];电子学报;2004年08期
3 付歌,杨明福,陈骏;基于TCAM的快速更新算法[J];计算机工程;2003年09期
4 梁志勇,徐恪,吴建平,徐明伟;支持压缩和多下一跳查找的路由查找方案[J];软件学报;2004年04期
5 王燕;IPv6的快速路由查找算法研究[J];计算机应用与软件;2005年10期
6 陈虎;梁松海;尹冬元;;一个多功能路由查找引擎的设计与实现[J];计算机工程与应用;2006年08期
7 徐恪,徐明伟,吴建平,吴剑;路由查找算法研究综述[J];软件学报;2002年01期
8 王燕;;一种实现TCAM快速增量更新的算法[J];微电子学与计算机;2006年08期
9 刘永锋,杨宗凯;高速路由器中基于树型结构路由查找算法的研究与实现[J];计算机工程与科学;2004年01期
10 王振兴,张彦肖,邬江兴,孙亚民;四-二分搜索高性能IPv4路由查找算法与实现[J];计算机工程;2005年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张荣高;龚雪春;;基于位图映射路由查找算法的研究[A];2006通信理论与技术新进展——第十一届全国青年通信学术会议论文集[C];2006年
2 苗建松;丁炜;;改进的TCAM路由更新方法与实现[A];2006年全国开放式分布与并行计算学术会议论文集(二)[C];2006年
3 王燕;;IPv6的快速路由查找算法研究[A];2005年全国开放式分布与并行计算学术会议论文集[C];2005年
4 张小山;赵国鸿;王勇军;;基于TCAM的深度报文过滤技术研究[A];全国网络与信息安全技术研讨会'2005论文集(下册)[C];2005年
5 韦兴军;卢泽新;;基于TCAM的入侵检测系统硬件加速技术[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(上册)[C];2008年
6 金丽娜;赵会敏;苏智睿;;高端防火墙中包分类的实现研究[A];全国计算机安全学术交流会论文集(第二十四卷)[C];2009年
7 李立新;徐开勇;田勇;李福林;;INTEL网络处理器IXP2400应用分析[A];第十九次全国计算机安全学术交流会论文集[C];2004年
8 邱小勇;杨路;张克环;卞云峰;;TCAM在万兆网络设备中的应用[A];全国网络与信息安全技术研讨会'2005论文集(下册)[C];2005年
9 王学光;;基于位并行的多维数据包分类算法[A];第25届中国控制会议论文集(下册)[C];2006年
10 李天仁;涂晓东;;一种SAN路由器寻址算法的FPGA设计[A];2008年中国高校通信类院系学术研讨会论文集(上册)[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 郭铸文;TCAM路由器查表技术分析[N];网络世界;2005年
2 ;突破万兆瓶颈[N];网络世界;2003年
3 港湾公司供稿;万兆也有瓶颈[N];中国计算机报;2003年
4 王翌;路由器的三种身份[N];计算机世界;2004年
5 宋阳;架构决定品质[N];中国计算机报;2004年
6 ;更宽的路 更多的事[N];中国计算机报;2003年
7 巩祥斋、孙爱国、王涛;万兆、VPN是大趋势[N];中国计算机报;2004年
8 潘慧英;解决校园网出口之难[N];中国计算机报;2004年
9 ;挑战网关极限[N];计算机世界;2004年
10 ;港湾 挑战网关极限[N];中国计算机报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郑凯;高性能IP路由查找和分组分类技术的研究[D];清华大学;2006年
2 朱国胜;高速分组查找规则匹配算法研究[D];华中科技大学;2010年
3 王振兴;NGI高性能路由器转发处理算法与实现[D];南京理工大学;2004年
4 胥小波;新型蜜网体系结构及告警聚类的关键技术研究[D];北京邮电大学;2012年
5 李昕;无线自组织网络中的路由与广播技术研究[D];北京邮电大学;2007年
6 余鑫;集群路由器关键技术研究[D];华中科技大学;2005年
7 李领治;选播路由及其关键技术研究[D];南京航空航天大学;2006年
8 孙琼;下一代互联网的报文标识与查找技术的研究[D];北京邮电大学;2010年
9 于华;网络流量监控中的若干基本问题研究与分析[D];北京邮电大学;2011年
10 刘祯;网络处理器存储子系统中Cache机制的研究[D];清华大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张荣高;网络处理器原型系统路由查找算法的研究[D];国防科学技术大学;2006年
2 郭文文;基于TRIE的软转发路由查找模块的设计实现[D];南京邮电大学;2011年
3 张晓波;路由查找算法的研究及其FPGA实现[D];华东师范大学;2006年
4 刘鹏;高性能路由器中高速转发查表算法研究与实现[D];解放军信息工程大学;2006年
5 张怀庆;基于TCAM和多核处理器的高速路由查找转发引擎设计[D];山东大学;2008年
6 梁仲斌;基于TCAM的报文分类算法研究[D];解放军信息工程大学;2009年
7 张博;高速大容量区间匹配TCAM的设计与实现[D];大连理工大学;2011年
8 熊威;基于嵌入式的IPv6路由器研究[D];武汉理工大学;2008年
9 赵国锋;基于前缀值的IPv6路由查找算法研究[D];北京邮电大学;2008年
10 胡晨鹏;基于网络处理器的网络伪装技术研究[D];北京邮电大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026