專利名稱：路由查找裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及路由查找技術(shù)，更具體的說，本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于IPv6網(wǎng)絡(luò)中的路由查找裝置。
背景技術(shù)：
互連網(wǎng)協(xié)議路由轉(zhuǎn)發(fā)表線速查表技術(shù)是核心骨干路由器關(guān)鍵技術(shù)之一。路由查找是指對(duì)每個(gè)到達(dá)的IP報(bào)文根據(jù)其目的IP地址確定其應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)的輸出端口號(hào)和下一跳地址。為提高IPv4地址空間的利用率，減緩路由表中表項(xiàng)的增長速度，Internet工作組IETF在1993年提出了無類域間路由(ClasslessInter-domain Routing-CIDR)技術(shù)，地址前綴長度可為不超過IPv4地址寬度的任意長度。變長地址前綴的采用使得IP地址的層次性分配成為可能，但在路由轉(zhuǎn)發(fā)表查表時(shí)就有可能找到多個(gè)匹配的路由表項(xiàng)，因此需要在所有匹配的表項(xiàng)中選擇地址前綴長度最大的表項(xiàng)作為最終的查找結(jié)果，即進(jìn)行最長前綴匹配(LPM-Longest Prefix Match)。
目前，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷增長和服務(wù)質(zhì)量的需求，互聯(lián)網(wǎng)逐漸向以IPv6網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議為基礎(chǔ)的新一代互聯(lián)網(wǎng)過渡。IPv6與IPv4相比，在地址格式上發(fā)生了很大改變，地址長度由原來的32位變成了128位，在地址分配上也進(jìn)行了改進(jìn)。盡管IPv6的地址結(jié)構(gòu)與IPv4相比有許多不同之處，但整個(gè)地址空間還是層次性結(jié)構(gòu)，仍然存在類似于IPv4CIDR地址結(jié)構(gòu)下的路由合并，IPv6路由查找同樣采用LPM，但隨著IPv6地址寬度的增加使得最長前綴匹配問題變得更加突出。隨著鏈路速度的提高和IPv6的應(yīng)用，LPM日益成為實(shí)現(xiàn)IPv6高速路由查表線速轉(zhuǎn)發(fā)的瓶頸。
對(duì)IPv6骨干路由器而言，查找速率、表項(xiàng)更新速度、查找連續(xù)性和更新預(yù)處理復(fù)雜性是衡量路由查找方法的最重要的性能指標(biāo)。雖然人們提出了許多針對(duì)IPv4的路由查找算法，但不適應(yīng)IPv6骨干路由器的轉(zhuǎn)發(fā)需求。比如，即使采用搜索次數(shù)較少的對(duì)前綴長度的二分搜索算法，一次IPv6路由查找需要多達(dá)7步搜索，且因存在回溯問題難以硬件實(shí)現(xiàn)。
目前已有的支持IPv6快速路由查找的技術(shù)是單級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器(TCAM，Ternary Content Addressable Memory)方案。其采用的技術(shù)方案是采用單級(jí)TCAM存儲(chǔ)前綴，將前綴對(duì)應(yīng)的輸出端口號(hào)和下一跳地址存儲(chǔ)在靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)中。查表時(shí)將目的IP地址送入TCAM，TCAM將匹配項(xiàng)的最低地址輸出(優(yōu)先編碼)作為后續(xù)查表索引，據(jù)此從SRAM中讀出相應(yīng)的輸出端口號(hào)和下一跳地址，即為最長前綴匹配結(jié)果。由于實(shí)際應(yīng)用中路由表項(xiàng)需要不斷更新，表項(xiàng)更新會(huì)中斷查表流程，而TCAM僅簡單地將地址最低的匹配表項(xiàng)的存儲(chǔ)地址作為結(jié)果(索引)輸出，所以要保障最長前綴匹配，表項(xiàng)的存儲(chǔ)必須按前綴長度相對(duì)存儲(chǔ)地址降序排列，因而一個(gè)表項(xiàng)插入TCAM有時(shí)需要數(shù)十次維序操作，即中斷路由查找流程數(shù)十次，不僅影響路由表項(xiàng)的及時(shí)更新，也使查表連續(xù)性能大幅下降。
為了克服所述缺點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)采用減少按序插入表項(xiàng)所需的表項(xiàng)移動(dòng)次數(shù)來進(jìn)一步提高表項(xiàng)更新速度，雖對(duì)路由更新的平均效率有所改進(jìn)，但預(yù)處理操作復(fù)雜，最差情況下更新開銷大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種快速更新表項(xiàng)的路由查找裝置。采用所述裝置，表項(xiàng)存儲(chǔ)不需要排序，一個(gè)表項(xiàng)更新只中斷路由查找流程一次，路由查找連續(xù)性強(qiáng)，且不需要表項(xiàng)更新預(yù)處理。
為解決上述問題，本發(fā)明的路由查找裝置，包括
第一級(jí)TCAM，用于根據(jù)16個(gè)地址長度范圍劃分的存儲(chǔ)區(qū)分別存儲(chǔ)相應(yīng)的擴(kuò)展為64位的IPv6地址前綴的轉(zhuǎn)發(fā)表，路由查找時(shí)，根據(jù)輸入的待查找地址進(jìn)行最長前綴匹配，然后輸出第一最長前綴匹配結(jié)果I1；第一比較器，與所述第一級(jí)TCAM相連，用于將所述第一最長前綴匹配結(jié)果與第一界值比較，輸出第一附加前綴Q1；第二級(jí)TCAM，與所述第一比較器相連，用于根據(jù)4個(gè)地址長度范圍劃分以及增加相應(yīng)的附加前綴的存儲(chǔ)區(qū)分別存儲(chǔ)相應(yīng)的擴(kuò)展為64位的IPv6地址前綴的轉(zhuǎn)發(fā)表，路由查找時(shí)，根據(jù)輸入的所述第一附加前綴Q1和待查找地址進(jìn)行最長前綴匹配，然后輸出第二最長前綴匹配結(jié)果I2；第二比較器，與所述第二TCAM相連，用于將所述第二最長前綴匹配結(jié)果I2與第二界值比較，輸出第二附加前綴Q2；第三級(jí)TCAM，與所述第二比較器相連，用于1個(gè)地址長度范圍劃分以及增加相應(yīng)的附加前綴的存儲(chǔ)區(qū)分別存儲(chǔ)相應(yīng)的擴(kuò)展為64位的IPv6地址前綴的轉(zhuǎn)發(fā)表，路由查找時(shí)，根據(jù)輸入的所述第一、第二附加前綴Q1、Q2和待查找地址進(jìn)行最長前綴匹配，然后輸出第三最長前綴匹配結(jié)果I3；SRAM，與所述第三級(jí)TCAM相連，用于保存對(duì)應(yīng)最長前綴匹配結(jié)果的轉(zhuǎn)發(fā)路由信息，路由查找時(shí)，根據(jù)所述第三最長前綴匹配結(jié)果I3輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)路由信息。
其中，所述第一級(jí)TCAM設(shè)置為5個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，分別為S11存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S12存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S13存儲(chǔ)區(qū)，其中S11存儲(chǔ)區(qū)、S12存儲(chǔ)區(qū)和S13存儲(chǔ)區(qū)按照16個(gè)地址長度范圍劃分；所述第二級(jí)TCAM設(shè)置為5個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，分別為S21存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S22存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S23存儲(chǔ)區(qū)，其中S21存儲(chǔ)區(qū)、S22存儲(chǔ)區(qū)和S23存儲(chǔ)區(qū)按照4個(gè)地址長度范圍劃分，且每4個(gè)地址長度范圍對(duì)應(yīng)一個(gè)第一附加前綴；
所述第三級(jí)TCAM設(shè)置為7個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，分別為S31存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S32存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S33存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S34存儲(chǔ)區(qū)，其中S31存儲(chǔ)區(qū)、S32存儲(chǔ)區(qū)、S33和S34存儲(chǔ)區(qū)按照1個(gè)地址長度范圍劃分，且每1個(gè)地址長度范圍對(duì)應(yīng)一個(gè)第一及相應(yīng)第二附加前綴。
其中，所述第一比較器輸入的第一界定值包括3個(gè)界定量位于S11存儲(chǔ)區(qū)和S12存儲(chǔ)區(qū)之間空表項(xiàng)區(qū)中的空表項(xiàng)地址b11、位于S12存儲(chǔ)區(qū)和S13存儲(chǔ)區(qū)之間空表項(xiàng)區(qū)中的空表項(xiàng)地址b12、最高存儲(chǔ)地址b13，第一附加前綴Q1包括4個(gè)可選的比較結(jié)果若I1＜b11 則Q1＝11；若b11＜I1＜b12則Q1＝10；若b12＜I1＜b13則Q1＝01；若I1＝b13 則Q1＝00；Q1作為第三級(jí)TCAM輸入的附加前綴的第1、2位。
第二比較器的第二界定值包括3個(gè)界定量位于S21存儲(chǔ)區(qū)和S22存儲(chǔ)區(qū)之間空表項(xiàng)區(qū)中的某一空表項(xiàng)地址b21、位于S22存儲(chǔ)區(qū)和S23存儲(chǔ)區(qū)之間空表項(xiàng)區(qū)中的某一空表項(xiàng)地址b22、最高存儲(chǔ)地址b23；第二附加前綴Q2包括4個(gè)可選的比較結(jié)果若I2＜b21 則Q2＝11；若b21＜I2＜b22則Q2＝10；若b22＜I2＜b23則Q2＝01；若I2＝b23 則Q2＝00Q2作為第三級(jí)TCAM輸入的附加前綴的第3、4位。
其中，采用奇擴(kuò)偶方式或分布擴(kuò)展方式將128位IPv6地址長度范圍擴(kuò)展為64位地址長度范圍。
其中，轉(zhuǎn)發(fā)表更新時(shí)，當(dāng)需更新的表項(xiàng)T到來時(shí)，第一拍將T送入第一級(jí)TCAM，第二拍將T送入第二級(jí)TCAM并將第一級(jí)TCAM轉(zhuǎn)為路由查找狀態(tài)，第三拍將T送入第三級(jí)TCAM并將第二級(jí)TCAM轉(zhuǎn)為路由查找狀態(tài)，第四拍將第三級(jí)TCAM轉(zhuǎn)為路由查找狀態(tài)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果1、表項(xiàng)存儲(chǔ)不需要排序，表項(xiàng)更新速度快；現(xiàn)有技術(shù)單級(jí)TCAM路由查找方法則需要對(duì)表項(xiàng)排序，表項(xiàng)更新速度慢，本發(fā)明由于各級(jí)TCAM的各存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的前綴存儲(chǔ)不需考慮長度順序，所以可進(jìn)行快速表項(xiàng)更新。
2、一個(gè)表項(xiàng)更新只中斷路由查找流程一次，路由查找連續(xù)性強(qiáng)；現(xiàn)有技術(shù)單級(jí)TCAM路由查找方法則需要對(duì)表項(xiàng)排序，排序過程中要進(jìn)行多次表項(xiàng)移動(dòng)，每移動(dòng)一次表項(xiàng)要中斷一次路由查找流程，其查找連續(xù)性差，本發(fā)明由于各級(jí)TCAM的各存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的前綴存儲(chǔ)不需考慮長度順序，所以一個(gè)表項(xiàng)更新只需中斷路由查找流程一次。
3、不需要表項(xiàng)更新預(yù)處理。
現(xiàn)有技術(shù)單級(jí)TCAM路由查找方法，為提高減少表項(xiàng)排序過程中對(duì)表項(xiàng)的移動(dòng)次數(shù)，需要復(fù)雜的表項(xiàng)更新預(yù)處理，本發(fā)明由于各級(jí)TCAM的各存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的前綴存儲(chǔ)不需考慮長度順序，所以一個(gè)表項(xiàng)更新時(shí)只需直接存入確定的存儲(chǔ)區(qū)域，所以不需要表項(xiàng)更新預(yù)處理。


圖1是本發(fā)明路由查找裝置實(shí)施例組成示意圖；圖2是本發(fā)明三級(jí)流水結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的路由查找裝置采用三級(jí)流水操作實(shí)現(xiàn)路由查找，通過將轉(zhuǎn)發(fā)表經(jīng)前綴擴(kuò)展后再逐級(jí)四分，加上不同長度的附加前綴后存儲(chǔ)在對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)。由于各存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的前綴存儲(chǔ)可避免表項(xiàng)存儲(chǔ)排序，因此，可提高表項(xiàng)更新速度。
所述存儲(chǔ)區(qū)可采用公知的TCAM通用器件實(shí)現(xiàn)，下面以具體實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖1是本發(fā)明路由查找具體實(shí)施例組成示意圖。
本發(fā)明中采用3級(jí)流水操作進(jìn)行路由查找，流水查找結(jié)構(gòu)自左至右分別為第一級(jí)、第二級(jí)、第三級(jí)。第一、二級(jí)分別由一個(gè)TCAM和一個(gè)比較器組成，第三級(jí)為一個(gè)TCAM，后接存儲(chǔ)下一跳地址的SRAM。
第一級(jí)TCAM從低地址到高地址劃分為5個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域，5個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域分別為S11存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S12存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S13存儲(chǔ)區(qū)；第二級(jí)TCAM從低地址到高地址劃分為5個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域，5個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域分別為S21存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S22存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S23存儲(chǔ)區(qū)；第三級(jí)TCAM從低地址到高地址劃分為7個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域，7個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域分別為S31存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S32存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S33存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S34存儲(chǔ)區(qū)。
表一是本發(fā)明比較器運(yùn)算規(guī)則。
比較器運(yùn)算規(guī)則

表一本發(fā)明中所述第一比較器和第二比較器采用相同的比較器運(yùn)算規(guī)則，比較器有四個(gè)輸入量，一個(gè)輸出量。
第一比較器的四個(gè)輸入量分別是位于S11存儲(chǔ)區(qū)和S12存儲(chǔ)區(qū)之間空表項(xiàng)區(qū)中的某一空表項(xiàng)地址b11、位于S12存儲(chǔ)區(qū)和S13存儲(chǔ)區(qū)之間空表項(xiàng)區(qū)中的某一空表項(xiàng)地址b12、最高存儲(chǔ)地址b13、第一級(jí)TCAM輸出的當(dāng)前匹配結(jié)果I1(即第一最長前綴匹配結(jié)果)。其中b11、b12和b13作為界定值(即第一界定值)，一個(gè)輸出量是2比特的比較結(jié)果Q1作為第一附加前綴。
其中第一比較器的運(yùn)算規(guī)則參考表一所示，根據(jù)以下規(guī)則輸出Q1若I1＜b11 則Q1＝11；若b11＜I1＜b12則Q1＝10；若b12＜I1＜b13則Q1＝01；若I1＝b13 則Q1＝00Q1作為第二級(jí)、第三級(jí)TCAM輸入的附加前綴的第1、2位。
第二比較器的四個(gè)輸入量分別是位于S21存儲(chǔ)區(qū)和S22存儲(chǔ)區(qū)之間空表項(xiàng)區(qū)中的某一空表項(xiàng)地址b21、位于S22存儲(chǔ)區(qū)和S23存儲(chǔ)區(qū)之間空表項(xiàng)區(qū)中的某一空表項(xiàng)地址b22、最高存儲(chǔ)地址b23、第二級(jí)TCAM輸出的當(dāng)前匹配結(jié)果I2(即第二最長前綴匹配結(jié)果)。其中b21、b22和b23作為界定值(即第二界定值)，一個(gè)輸出量是2比特的比較結(jié)果Q2作為第二附加前綴。
同樣的，所述第二比較器的運(yùn)算規(guī)則參考圖2所示，根據(jù)以下規(guī)則輸出Q2若I2＜b21 則Q2＝11；若b21＜I2＜b22則Q2＝10；若b22＜I2＜b23則Q2＝01；若I2＝b23 則Q2＝00
Q2作為第三級(jí)TCAM輸入的附加前綴的第3、4位。
這樣，根據(jù)輸入的所述第一、第二附加前綴Q1、Q2和待查找地址進(jìn)行最長前綴匹配，然后輸出第三最長前綴匹配結(jié)果I3，即最終的最長前綴匹配結(jié)果，由所述第三最長前綴匹配結(jié)果I3即可通過SRAM查找輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)路由信息。
需要說明的是，為實(shí)現(xiàn)上述的3級(jí)流水操作，本發(fā)明中采用前綴擴(kuò)展，即將IPv6的地址長度數(shù)目由128個(gè)減少為64個(gè)。前綴擴(kuò)展可采用方法較多，本實(shí)施例僅介紹兩種比較簡單的方法，第一種是奇擴(kuò)偶方式。即奇數(shù)長度前綴擴(kuò)展1位后成為偶數(shù)長度前綴，例如范圍有兩個(gè)長度的前綴0110011/7，10111000/8，奇偶擴(kuò)展后為01100110/8，01100111/8，10111000/8，只有一個(gè)長度了；第二種是分布擴(kuò)展方式，即根據(jù)對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)表中前綴長度的分布情況做不同的擴(kuò)展。若某長度的前綴出現(xiàn)的頻率高，則不擴(kuò)或少擴(kuò)；若某些長度的前綴出現(xiàn)的頻率低則多擴(kuò)。原前綴擴(kuò)展后含有64個(gè)不同長度，64個(gè)長度分別按遞增順序標(biāo)識(shí)為01～64，作為三級(jí)流水處理的前綴長度。
第一、二、三級(jí)TCAM的最高地址存儲(chǔ)相同的前綴統(tǒng)配符“*”_第一、二、三級(jí)TCAM除最高地址的其它存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)不同的、確定的前綴長度范圍和附加前綴，各存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的前綴存儲(chǔ)不需考慮長度順序。
第一級(jí)TCAM存儲(chǔ)的前綴長度范圍和附加前綴分別是S13[17，32]S12[33，48]S11[49，64]第二級(jí)TCAM存儲(chǔ)的前綴長度范圍和附加前綴分別是S2300
、01[21，24]、10[37，40]、11[53，56]S2200
、01[25，28]、10[41，44]、11[57，60]S2100[13，16]、01[29，32]、10[45，48]、11[61，64]
第三級(jí)TCAM存儲(chǔ)的前綴長度范圍和附加前綴分別是S340000
、0100[17]、1000[33]、1100[49]、0001
、0101[21]、1001[37]、1101[53]、0010
、0110[25]、1010[41]、1110[57]、0011[13]、0111[29]、1011[45]、1111[61]S330000
、0100[18]、1000[34]、1100[50]、0001
、0101[22]、1001[38]、1101[54]、0010[10]、0110[26]、1010[42]、1110[58]、0011[14]、0111[30]、1011[46]、1111[62]S320000
、0100[19]、1000[35]、1100[51]、0001
、0101[23]、1001[37]、1101[55]、0010[11]、0110[27]、1010[43]、1110[59]、0011[15]、0111[31]、1011[47]、1111[63]S310000
、0100[20]、1000[36]、1100[52]、0001
、0101[24]、1001[40]、1101[56]、0010[12]、0110[28]、1010[44]、1110[60]、0011[16]、0111[32]、1011[48]、1111[64]下面說明路由查找過程第一、二、三級(jí)TCAM進(jìn)行同步流水查找操作。當(dāng)目的IPv6地址P到來時(shí)，第一拍直接送入第一級(jí)TCAM，第二拍將第一級(jí)TCAM輸出的結(jié)果送給第一比較器，第三拍將第一比較器產(chǎn)生的結(jié)果加在地址P前一同輸入給第二級(jí)TCAM，第四拍將第二級(jí)TCAM輸出的結(jié)果送給第二比較器，第五拍將第一比較器和第二比較器產(chǎn)生的結(jié)果加在P前一同輸入給第三級(jí)TCAM，第六拍將第三級(jí)TCAM的輸出送入SRAM，從中得到下一跳地址。
當(dāng)需要更新表項(xiàng)時(shí)，可根據(jù)以下過程進(jìn)行1、2、3級(jí)TCAM進(jìn)行同步流水更新操作。當(dāng)需更新的表項(xiàng)T到來時(shí)，第一拍將T送入第一級(jí)TCAM，第二拍將T送入第二級(jí)TCAM并將第一級(jí)TCAM轉(zhuǎn)為路由查找狀態(tài)，第三拍將T送入第三級(jí)TCAM并將第二級(jí)TCAM轉(zhuǎn)為路由查找狀態(tài)，第四拍將第三級(jí)TCAM轉(zhuǎn)為路由查找狀態(tài)。
綜上，本發(fā)明通過第一級(jí)TCAM將目的地址P的最長前綴匹配項(xiàng)所在的長度范圍由最初的64縮小為16，即將匹配項(xiàng)存在的范圍縮小至原范圍的1/4，比如可能是長度最短的范圍[1，16]，或次短的范圍[17，32]，或較長的范圍[33，48]，或最長的范圍[49，64]。然后由第一比較器判斷目的地址P的最長前綴匹配項(xiàng)所在的長度范圍。判斷的過程是用第一級(jí)TCAM的輸出(一個(gè)前綴/表現(xiàn)的存儲(chǔ)地址，確切地說是所有與P匹配的前綴中，存儲(chǔ)地址最小的那個(gè)前綴的存儲(chǔ)地址。這一功能是TCAM的基本功能)、與范圍S11與S12間空表項(xiàng)區(qū)的一個(gè)存儲(chǔ)地址、范圍S12與S13間空表項(xiàng)區(qū)的一個(gè)存儲(chǔ)地址、最高存儲(chǔ)地址比較，第一比較器產(chǎn)生4個(gè)不同的比較結(jié)果，對(duì)應(yīng)指示四個(gè)不同的范圍，然后將比較結(jié)果送給第二級(jí)TCAM，第二級(jí)TCAM據(jù)此知道在哪個(gè)1/4范圍內(nèi)繼續(xù)查找。例如，若第一比較器輸出11，則對(duì)應(yīng)的范圍是[49，64]。
同理，第二級(jí)TCAM將目的地址P的最長前綴匹配項(xiàng)所在的長度范圍由最初的16縮小為4，即將匹配項(xiàng)存在的范圍縮小至原范圍的1/4，比如對(duì)范圍[49，64]，可能是長度最短的范圍[49，52]，或次短的范圍[53，56]，或較長的范圍[57，60]，或最長的范圍[61，64]。然后第二比較器進(jìn)一步判斷目的地址P的最長前綴匹配項(xiàng)所在的長度范圍。判斷的過程是用第二級(jí)TCAM的輸出(一個(gè)前綴/表現(xiàn)的存儲(chǔ)地址，確切地說是所有與P匹配的前綴中，存儲(chǔ)地址最小的那個(gè)前綴的存儲(chǔ)地址。這一功能是TCAM的基本功能)、與范圍S21與S22間空表項(xiàng)區(qū)的一個(gè)存儲(chǔ)地址、范圍S22與S23間空表項(xiàng)區(qū)的一個(gè)存儲(chǔ)地址、最高存儲(chǔ)地址比較。第二比較器產(chǎn)生4個(gè)不同的比較結(jié)果，對(duì)應(yīng)指示四個(gè)不同的范圍，比較結(jié)果送給第三級(jí)TCAM，結(jié)合第一級(jí)TCAM輸出的結(jié)果，第三級(jí)TCAM據(jù)此知道在哪個(gè)1/4范圍內(nèi)繼續(xù)查找。例如，若第二比較器輸出00，則對(duì)應(yīng)的范圍是[49，52]。
最后由第三級(jí)TCAM確定最終的最長匹配結(jié)果，例如將范圍[49，52]進(jìn)一步縮小至原范圍的1/4。此時(shí)其輸出就是最長前綴匹配項(xiàng)的存儲(chǔ)地址了，最后據(jù)此從SRAM中取出下一跳地址。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種路由查找裝置，用于IPv6網(wǎng)絡(luò)中，其特征在于，包括第一級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器，用于根據(jù)16個(gè)地址長度范圍劃分的存儲(chǔ)區(qū)分別存儲(chǔ)相應(yīng)的擴(kuò)展為64個(gè)地址長度范圍的IPv6地址前綴的轉(zhuǎn)發(fā)表，路由查找時(shí)，根據(jù)輸入的待查找地址進(jìn)行最長前綴匹配，然后輸出第一最長前綴匹配結(jié)果I1；第一比較器，與所述第一級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器相連，用于將所述第一最長前綴匹配結(jié)果與第一界值比較，輸出第一附加前綴Q1；第二級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器，與所述第一比較器相連，用于根據(jù)4個(gè)地址長度范圍劃分以及增加相應(yīng)的附加前綴的存儲(chǔ)區(qū)分別存儲(chǔ)相應(yīng)的擴(kuò)展為64個(gè)地址長度范圍的IPv6地址前綴的轉(zhuǎn)發(fā)表，路由查找時(shí)，根據(jù)輸入的所述第一附加前綴Q1和待查找地址進(jìn)行最長前綴匹配，然后輸出第二最長前綴匹配結(jié)果I2；第二比較器，與所述第二級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器相連，用于將所述第二最長前綴匹配結(jié)果I2與第二界值比較，輸出第二附加前綴Q2；第三級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器，與所述第二比較器相連，用于1個(gè)地址長度范圍劃分以及增加相應(yīng)的附加前綴的存儲(chǔ)區(qū)分別存儲(chǔ)相應(yīng)的擴(kuò)展為64個(gè)地址長度范圍的IPv6地址前綴的轉(zhuǎn)發(fā)表，路由查找時(shí)，根據(jù)輸入的所述第一、第二附加前綴Q1、Q2和待查找地址進(jìn)行最長前綴匹配，然后輸出第三最長前綴匹配結(jié)果I3；靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，與所述第三級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器相連，用于保存對(duì)應(yīng)最長前綴匹配結(jié)果的轉(zhuǎn)發(fā)路由信息，路由查找時(shí)，根據(jù)所述第三最長前綴匹配結(jié)果I3輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)路由信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路由查找裝置，其特征在于，所述第一級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器設(shè)置為5個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，分別為S11存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S12存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S13存儲(chǔ)區(qū)，其中S11存儲(chǔ)區(qū)、S12存儲(chǔ)區(qū)和S13存儲(chǔ)區(qū)按照16個(gè)地址長度范圍劃分；所述第二級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器設(shè)置為5個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，分別為S21存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S22存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S23存儲(chǔ)區(qū)，其中S21存儲(chǔ)區(qū)、S22存儲(chǔ)區(qū)和S23存儲(chǔ)區(qū)按照4個(gè)地址長度范圍劃分，且每4個(gè)地址長度范圍對(duì)應(yīng)一個(gè)第一附加前綴；所述第三級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器設(shè)置為7個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，分別為S31存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S32存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S33存儲(chǔ)區(qū)、空表項(xiàng)區(qū)、S34存儲(chǔ)區(qū)，其中S31存儲(chǔ)區(qū)、S32存儲(chǔ)區(qū)、S33和S34存儲(chǔ)區(qū)按照1個(gè)地址長度范圍劃分，且每1個(gè)地址長度范圍對(duì)應(yīng)一個(gè)第一及相應(yīng)第二附加前綴。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的路由查找裝置，其特征在于，所述第一比較器輸入的第一界定值包括3個(gè)界定量位于S11存儲(chǔ)區(qū)和S12存儲(chǔ)區(qū)之間空表項(xiàng)區(qū)中的空表項(xiàng)地址b11、位于S12存儲(chǔ)區(qū)和S13存儲(chǔ)區(qū)之間空表項(xiàng)區(qū)中的空表項(xiàng)地址b12、最高存儲(chǔ)地址b13，第一附加前綴Q1包括4個(gè)可選的比較結(jié)果若I1＜b11 則Q1＝11；若b11＜I1＜b12 則Q1＝10；若b12＜I1＜b13 則Q1＝01；若I1＝b13 則Q1＝00；Q1作為第三級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器輸入的附加前綴的第1、2位。第二比較器的第二界定值包括3個(gè)界定量位于S21存儲(chǔ)區(qū)和S22存儲(chǔ)區(qū)之間空表項(xiàng)區(qū)中的某一空表項(xiàng)地址b21、位于S22存儲(chǔ)區(qū)和S23存儲(chǔ)區(qū)之間空表項(xiàng)區(qū)中的某一空表項(xiàng)地址b22、最高存儲(chǔ)地址b23；第二附加前綴Q2包括4個(gè)可選的比較結(jié)果若I2＜b21 則Q2＝11；若b21＜I2＜b22 則Q2＝10；若b22＜I2＜b23 則Q2＝01；若I2＝b23 則Q2＝00Q2作為第三級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器輸入的附加前綴的第3、4位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路由查找裝置，其特征在于，采用奇擴(kuò)偶方式或分布擴(kuò)展方式將128個(gè)IPv6地址長度范圍擴(kuò)展為64個(gè)地址長度范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的路由查找裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)發(fā)表更新時(shí)，當(dāng)需更新的表項(xiàng)T到來時(shí)，第一拍將T送入第一級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器，第二拍將T送入第二級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器并將第一級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)為路由查找狀態(tài)，第三拍將T送入第三級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器并將第二級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)為路由查找狀態(tài)，第四拍將第三級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)為路由查找狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種路由查找裝置，用于IPv6網(wǎng)絡(luò)中，該裝置主要包括三級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器以及位于第一級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器和第二級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器之間的第一比較器，第二級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器和第三級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器之間的第二比較器。本發(fā)明由于各級(jí)內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器的各存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的前綴存儲(chǔ)不需考慮長度順序，所以可進(jìn)行快速表項(xiàng)更新。另一方面，一個(gè)表項(xiàng)更新只中斷路由查找流程一次，路由查找連續(xù)性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G06F12/00GK1728676SQ20041007104
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2004年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月28日
發(fā)明者蘭巨龍, 王振興, 張興明, 于婧, 李云濤 申請(qǐng)人:國家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心