路由查找装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种路由查找装置，用于ＩＰｖ６网络中，该装置主要包括三级内容可寻址存储器以及位于第一级内容可寻址存储器和第二级内容可寻址存储器之间的第一比较器，第二级内容可寻址存储器和第三级内容可寻址存储器之间的第二比较器。本发明专利技术由于各级内容可寻址存储器的各存储区内的前缀存储不需考虑长度顺序，所以可进行快速表项更新。另一方面，一个表项更新只中断路由查找流程一次，路由查找连续性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及路由查找技术，更具体的说，本专利技术涉及一种应用于IPv6网络中的路由查找装置。
技术介绍
互连网协议路由转发表线速查表技术是核心骨干路由器关键技术之一。路由查找是指对每个到达的IP报文根据其目的IP地址确定其应转发的输出端口号和下一跳地址。为提高IPv4地址空间的利用率，减缓路由表中表项的增长速度，Internet工作组IETF在1993年提出了无类域间路由(ClasslessInter-domain Routing-CIDR)技术，地址前缀长度可为不超过IPv4地址宽度的任意长度。变长地址前缀的采用使得IP地址的层次性分配成为可能，但在路由转发表查表时就有可能找到多个匹配的路由表项，因此需要在所有匹配的表项中选择地址前缀长度最大的表项作为最终的查找结果，即进行最长前缀匹配(LPM-Longest Prefix Match)。目前，随着网络规模不断增长和服务质量的需求，互联网逐渐向以IPv6网络互联协议为基础的新一代互联网过渡。IPv6与IPv4相比，在地址格式上发生了很大改变，地址长度由原来的32位变成了128位，在地址分配上也进行了改进。尽管IPv6的地址结构与IPv4相比有许多不同之处，但整个地址空间还是层次性结构，仍然存在类似于IPv4CIDR地址结构下的路由合并，IPv6路由查找同样采用LPM，但随着IPv6地址宽度的增加使得最长前缀匹配问题变得更加突出。随着链路速度的提高和IPv6的应用，LPM日益成为实现IPv6高速路由查表线速转发的瓶颈。对IPv6骨干路由器而言，查找速率、表项更新速度、查找连续性和更新预处理复杂性是衡量路由查找方法的最重要的性能指标。虽然人们提出了许多针对IPv4的路由查找算法，但不适应IPv6骨干路由器的转发需求。比如，即使采用搜索次数较少的对前缀长度的二分搜索算法，一次IPv6路由查找需要多达7步搜索，且因存在回溯问题难以硬件实现。目前已有的支持IPv6快速路由查找的技术是单级内容可寻址存储器(TCAM，Ternary Content Addressable Memory)方案。其采用的技术方案是采用单级TCAM存储前缀，将前缀对应的输出端口号和下一跳地址存储在静态随机存取存储器(SRAM)中。查表时将目的IP地址送入TCAM，TCAM将匹配项的最低地址输出(优先编码)作为后续查表索引，据此从SRAM中读出相应的输出端口号和下一跳地址，即为最长前缀匹配结果。由于实际应用中路由表项需要不断更新，表项更新会中断查表流程，而TCAM仅简单地将地址最低的匹配表项的存储地址作为结果(索引)输出，所以要保障最长前缀匹配，表项的存储必须按前缀长度相对存储地址降序排列，因而一个表项插入TCAM有时需要数十次维序操作，即中断路由查找流程数十次，不仅影响路由表项的及时更新，也使查表连续性能大幅下降。为了克服所述缺点，现有技术采用减少按序插入表项所需的表项移动次数来进一步提高表项更新速度，虽对路由更新的平均效率有所改进，但预处理操作复杂，最差情况下更新开销大。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种快速更新表项的路由查找装置。采用所述装置，表项存储不需要排序，一个表项更新只中断路由查找流程一次，路由查找连续性强，且不需要表项更新预处理。为解决上述问题，本专利技术的路由查找装置，包括 第一级TCAM，用于根据16个地址长度范围划分的存储区分别存储相应的扩展为64位的IPv6地址前缀的转发表，路由查找时，根据输入的待查找地址进行最长前缀匹配，然后输出第一最长前缀匹配结果I1；第一比较器，与所述第一级TCAM相连，用于将所述第一最长前缀匹配结果与第一界值比较，输出第一附加前缀Q1；第二级TCAM，与所述第一比较器相连，用于根据4个地址长度范围划分以及增加相应的附加前缀的存储区分别存储相应的扩展为64位的IPv6地址前缀的转发表，路由查找时，根据输入的所述第一附加前缀Q1和待查找地址进行最长前缀匹配，然后输出第二最长前缀匹配结果I2；第二比较器，与所述第二TCAM相连，用于将所述第二最长前缀匹配结果I2与第二界值比较，输出第二附加前缀Q2；第三级TCAM，与所述第二比较器相连，用于1个地址长度范围划分以及增加相应的附加前缀的存储区分别存储相应的扩展为64位的IPv6地址前缀的转发表，路由查找时，根据输入的所述第一、第二附加前缀Q1、Q2和待查找地址进行最长前缀匹配，然后输出第三最长前缀匹配结果I3；SRAM，与所述第三级TCAM相连，用于保存对应最长前缀匹配结果的转发路由信息，路由查找时，根据所述第三最长前缀匹配结果I3输出相应的转发路由信息。其中，所述第一级TCAM设置为5个存储区，分别为S11存储区、空表项区、S12存储区、空表项区、S13存储区，其中S11存储区、S12存储区和S13存储区按照16个地址长度范围划分；所述第二级TCAM设置为5个存储区，分别为S21存储区、空表项区、S22存储区、空表项区、S23存储区，其中S21存储区、S22存储区和S23存储区按照4个地址长度范围划分，且每4个地址长度范围对应一个第一附加前缀； 所述第三级TCAM设置为7个存储区，分别为S31存储区、空表项区、S32存储区、空表项区、S33存储区、空表项区、S34存储区，其中S31存储区、S32存储区、S33和S34存储区按照1个地址长度范围划分，且每1个地址长度范围对应一个第一及相应第二附加前缀。其中，所述第一比较器输入的第一界定值包括3个界定量位于S11存储区和S12存储区之间空表项区中的空表项地址b11、位于S12存储区和S13存储区之间空表项区中的空表项地址b12、最高存储地址b13，第一附加前缀Q1包括4个可选的比较结果若I1＜b11 则Q1＝11；若b11＜I1＜b12则Q1＝10；若b12＜I1＜b13则Q1＝01；若I1＝b13 则Q1＝00；Q1作为第三级TCAM输入的附加前缀的第1、2位。第二比较器的第二界定值包括3个界定量位于S21存储区和S22存储区之间空表项区中的某一空表项地址b21、位于S22存储区和S23存储区之间空表项区中的某一空表项地址b22、最高存储地址b23；第二附加前缀Q2包括4个可选的比较结果若I2＜b21 则Q2＝11；若b21＜I2＜b22则Q2＝10；若b22＜I2＜b23则Q2＝01；若I2＝b23 则Q2＝00Q2作为第三级TCAM输入的附加前缀的第3、4位。其中，采用奇扩偶方式或分布扩展方式将128位IPv6地址长度范围扩展为64位地址长度范围。其中，转发表更新时，当需更新的表项T到来时，第一拍将T送入第一级TCAM，第二拍将T送入第二级TCAM并将第一级TCAM转为路由查找状态，第三拍将T送入第三级TCAM并将第二级TCAM转为路由查找状态，第四拍将第三级TCAM转为路由查找状态。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果1、表项存储不需要排序，表项更新速度快；现有技术单级TCAM路由查找方法则需要对表项排序，表项更新速度慢，本专利技术由于各级TCAM的各存储区内的前缀存储不需考虑长度顺序，所以可进行快速表项更新。2、一个表项更新只中断路由查找流程一次，路由查找连续性强；现有技术单级TCAM路由查找方法则需要对表项排序，排序过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种路由查找装置，用于ＩＰｖ６网络中，其特征在于，包括：第一级内容可寻址存储器，用于根据１６个地址长度范围划分的存储区分别存储相应的扩展为６４个地址长度范围的ＩＰｖ６地址前缀的转发表，路由查找时，根据输入的待查找地址进行最长前缀匹配 ，然后输出第一最长前缀匹配结果Ｉ１；第一比较器，与所述第一级内容可寻址存储器相连，用于将所述第一最长前缀匹配结果与第一界值比较，输出第一附加前缀Ｑ１；第二级内容可寻址存储器，与所述第一比较器相连，用于根据４个地址长度范围划分 以及增加相应的附加前缀的存储区分别存储相应的扩展为６４个地址长度范围的ＩＰｖ６地址前缀的转发表，路由查找时，根据输入的所述第一附加前缀Ｑ１和待查找地址进行最长前缀匹配，然后输出第二最长前缀匹配结果Ｉ２；第二比较器，与所述第二级内容可 寻址存储器相连，用于将所述第二最长前缀匹配结果Ｉ２与第二界值比较，输出第二附加前缀Ｑ２；第三级内容可寻址存储器，与所述第二比较器相连，用于１个地址长度范围划分以及增加相应的附加前缀的存储区分别存储相应的扩展为６４个地址长度范围的ＩＰ ｖ６地址前缀的转发表，路由查找时，根据输入的所述第一、第二附加前缀Ｑ１、Ｑ２和待查找地址进行最长前缀匹配，然后输出第三最长前缀匹配结果Ｉ３；静态随机存取存储器，与所述第三级内容可寻址存储器相连，用于保存对应最长前缀匹配结果的转发路由 信息，路由查找时，根据所述第三最长前缀匹配结果Ｉ３输出相应的转发路由信息。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：兰巨龙，王振兴，张兴明，于婧，李云涛，
申请(专利权)人：国家数字交换系统工程技术研究中心，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]