基于TCAM和多核处理器的高速路由查找转发引擎设计

摘要

本论文在综合了国内外近年来在路由查找算法及实现和路由器发展架构的基础上，提出了第六代路由器架构的概念，并利用TCAM和多核处理器实现了一种高效的路由查表转发引擎。 本文所做的主要工作如下： 总结了IP地址结构的变化历程，介绍了现有的一些常用的高速路由表查询算法，对它们进行了详细的研究和比较。 分析了路由架构的发展历程，在第五代基于NP实现的高速路由器基础上提出了第六代，即基于多核处理器来实现的更高性能的高端路由器的体系架构。 应用TCAM和多核处理器实现了一种高性能的路由转发引擎架构。介绍了一种基于TCAM和FPGA实现的路由查表结构。从功耗、成本、性能方面综合考虑，实现了一种高性能路由查表结构。多核处理器

目录

论文说明：符号说明

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2路由查找算法的研究现状

1.3路由器发展现状和研究中存在的问题

1.4本文的主要工作

1.5本文的组织结构及安排

第二章路由查找技术

2.1地址结构的发展变化

2.1.1基于类的地址结构

2.1.2无类域间路由

2.1.3 IPV6地址结构

2.2查找技术面临的问题

2.2.1链路速率飞速发展

2.2.2路由表增长迅速

2.2.3最长前缀匹配复杂

2.3路由查找的一些概念和典型算法

2.3.1路由表

2.3.2地址前缀匹配

2.3.3传统的路由查找算法

2.3.4基于多分支Trie树(Multibit Trie)的查找算法

2.3.5基于地址区间的二分查找算法

2.3.6基于CAM/TCAM的硬件路由查找算法

2.4本章小结

第三章路由器的体系结构发展简介

3.1路由器基本体系结构

3.2数据转发引擎的发展

3.2.1第一代路由器CPU结构

3.2.2第二代路由器多处理器共享总线结构

3.2.3第三代路由器分布式交换结构

3.2.4第四代路由器基于ASIC的分布式交换结构

3.2.5第五代路由器基于网络处理器的分布式交换结构

3.2.6第六代路由器基于多核处理器的分布式交换结构

3.3本章小结

第四章基于TCAM和多核处理器的查找转发引擎的实现

4.1高速接口转发平面设计

4.1.1高速转发引擎的管理流

4.1.2高速转发引擎的监控流

4.1.3高速转发引擎的业务流

4.2高速查表引擎

4.2.1 TCAM路由方案的拟定

4.2.2 FPGA算法+TCAM+DDRII SDRAM方案的硬件实现[48]

4.2.3查找引擎功能的具体实现

4.3本章小结

第五章总结与展望

5.1论文小结

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间参与的工程项目和发表的论文