TCAM

摘要： 在网络通信日益发达的今天,通信安全变得越来越重要。Ipsec在IP层对IP报文提供安全服务来保证IP数据包的完整性、私有性和真实性。在IPsec协议实现过程中如何快速地根据报文特征搜索到相应的安全策略是影响高速网络数据包处理性能的关键技术。目前TCAM芯片以其优异的性能广泛用于Ipsec协议的安全策略搜索,但是TCAM存在造价高且功耗高的缺点。针对微型IPsec设备体积小、功耗低的特点,采用并行查找及流水线的思路,提出了一种基于FPGA的安全策略搜索设计方法,该方法不仅实现简单且易于扩展,可实现1K条以上的模糊安全策略搜索,性能达到1Gbps以上。该设计在FPGA上已经实现,经过仿真测试性能达到设计目标。

摘要： 软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)是一种新兴的网络技术,OpenFlow作为SDN中的通信协议,通过在三态内容寻址寄存器(Ternary Content Addressable Memory,TCAM)中安装流规则来进行网络通信.由于TCAM的容量有限,因此在TCAM中合理放置流规则至关重要.为高效利用TCAM空间,本文提出了基于拆分分配的流规则放置算法,在满足网络需求的前提下,使得拆分后流规则总数更少.首先,本文设计了两种拆分分配算法,一种是基于矩形拆分分配算法,另一种是基于平均拆分分配算法.最后将本文设计的算法与基准机制相对比,实验结果表明:基于矩形拆分分配算法的流规则平均增加率为34.1％,相较于基准机制降低了76.46％;基于平均拆分分配算法的流规则平均增加率为55.5％,相较于基准机制降低了70.31％.

摘要： 在软件定义网络中将防火墙策略定义为访问控制型规则,并将其分布式地部署在网络中能够提高会话的服务质量.为了减少放置在网络中规则的数量,文中提出多路复用和合并的启发式规则放置算法(HARA).算法考虑到了商品交换机TCAM存储空间和端点交换机相连链路的流量负载,通过建立以最小化规则放置数量为目标的混合整数线性规划模型,解决不同吞吐量的多路由单播会话的规则放置问题.实验结果表明,与nonRM-CP算法相比,在保证不同会话服务质量的前提下,该算法最多能节省56％的TCAM空间,平均能减少13.1％的带宽资源利用率.

摘要： OpenFlow协议版本的更新带来流表项匹配域支持字段的增加,而表项匹配域支持的任意通配符依赖TCAM进行匹配处理,导致设备中的TCAM存储空间面临很大压力.为此,提出一种减小TCAM中流表存储空间的数学模型FICO(function-integral TCAM-saving compression model for flow table of OpenFlow).FICO首先根据匹配域不同字段间的关系,将字段之间的冗余分为三种,基于冗余提出三种预压缩算法,分别为域间字段合并、字段映射、域内字段压缩,最终组合为更小住宽的表项被送往TCAM中进行流匹配.通过仿真表明在保持OpenFlow功能完整性的前提下,较未压缩流表,FICO可以节省60％ TCAM存储空间.并且随着流表规模的增大,压缩性能保持稳定.

摘要： 三态内容可寻址存储器TCAM是一种基于内容查找地址的特殊存储器,本文提出了在Kintex-7 FPGA芯片上,基于SRAM实现了512×36 TCAM的设计方法,突破了传统TCAM不能在FPGA上实现的限制,而且给出了4种不同设计方法的所需资源数量、时延和功耗.因此,SR-TCAM是传统CAM的实用且有效的替代方案,可以在硬件防火墙、入侵检测等网络安全领域广泛应用.

摘要： 网络分流器依据大量的匹配规则集对网络流量进行过滤分流,常用TCAM芯片来存储规则集并对输入流量进行查找匹配,依据命中结果对报文做后续处理.本文针对多条子规则之间形成"与"、"或"等关系的组合规则需求,利用TCAM提供的用户空间来存储关联信息,实现组合规则的匹配过滤算法,以满足匹配性能要求以及规则间关联的灵活需求.

摘要： 芯启源电子科技有限公司(芯启源)与紫光旗下新华三集团(新华三)联合宣布达成战略合作,此举标志着双方就一流的网络路由器设备正式展开全面深度的合作,扩大高端路由器在运营商、企业、园区网、云数据中心市场上的广泛使用。芯启源所提供的高端三态内容寻址存储器(TCAM)芯片支持IPV4和IPV6规则,以固定的低延时实现每秒24亿次搜索;加上独特的架构,可以用于L2到L4层网络搜索;同时,相对于目前市场上的TCAM芯片可以节省最高70%的功耗,而且其容量也是其他方案的两倍,具有很强的灵活性和很高的成本优势,是网络应用中理想的解决方案。

摘要： 为了解决交换机中数据风暴、DoS(Denial of Service)攻击等网络安全问题,本文提出了一种基于数据帧差异化控制的访问控制模块,该模块以接收端口数据帧为基本粒度进行解析,生成与接口数据帧一一对应的解析关键字,然后通过解析关键字的匹配分析对数据帧进行差异化管理,同时通过令牌桶和计数器进行数据帧流量控制,从而实现了对以太网各种数据帧的过滤、TOS/DSCP修改以及转发向量更新等.仿真结果表明,该模块实现了预期功能,满足项目应用需求.

摘要： This paper represents current research in low-power Very Large Scale Integration (VLSI) domain. Nowadays low power has become more sought research topic in electronic industry. Power dissipation is the most important area while designing the VLSI chip. Today almost all of the high speed switching devices include the Ternary Content Addressable Memory (TCAM) as one of the most important features. When a device consumes less power that becomes reliable and it would work with more efficiency. Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) technology is best known for low power consumption devices. This paper aims at designing a router application device which consumes less power and works more efficiently. Various strategies, methodologies and power management techniques for low power circuits and systems are discussed in this research. From this research the challenges could be developed that might be met while designing low power high performance circuit. This work aims at developing Data Aware AND-type match line architecture for TCAM. A TCAM macro of 256 × 128 was designed using Cadence Advanced Development Environment (ADE) with 90 nm technology file from Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC). The result shows that the proposed Data Aware architecture provides around 35% speed and 45% power improvement over existing architecture.

摘要： 为了改善TCAM在深亚微米时代严重的软错误现象以及加固所带来的高功耗问题,改进了一种基于刷新机制的TCAM结构.通过级联式NAND型TCAM匹配线降低系统功耗,左右半区分工模式的双汉明编码和译码纠错电路确保系统可以对部分两位翻转进行纠错,三管DRAM的引入大大降低了由汉明码纠错带来的复杂时序.仿真结果表明,该结构对所有一位软错误有极强的免疫力,对部分两位软错误有纠错能力.与加固前相比,搜索功耗只增加了29.8%,写入速度和搜索速度基本没受影响.该结构极大地增强了低功耗TCAM的抗软错误能力.

摘要： IPSec协议中SPDB和SADB的查找都是以包分类技术为基础的.本文基于TCAM的多维包分类技术提出了三种查找表管理方案,并针对SPDB和SADB的不同查表需求进行分析,在此基础上,提出一种基于TCAM的多维查找表管理在IPSec中的应用方案.应用该方案可以在一个TCAM内实现不同宽度、深度的多个查找表的聚合,很好的满足了IPSec协议中对SADB和SPDB的查表需求,从而显著提高IPSec协议处理速度.

摘要： IPSec协议中SPDB和SADB的查找都是以包分类技术为基础的.本文基于TCAM的多维包分类技术提出了三种查找表管理方案,并针对SPDB和SADB的不同查表需求进行分析,在此基础上,提出一种基于TCAM的多维查找表管理在IPSec中的应用方案.应用该方案可以在一个TCAM内实现不同宽度、深度的多个查找表的聚合,很好的满足了IPSec协议中对SADB和SPDB的查表需求,从而显著提高IPSec协议处理速度.

摘要： IPSec协议中SPDB和SADB的查找都是以包分类技术为基础的.本文基于TCAM的多维包分类技术提出了三种查找表管理方案,并针对SPDB和SADB的不同查表需求进行分析,在此基础上,提出一种基于TCAM的多维查找表管理在IPSec中的应用方案.应用该方案可以在一个TCAM内实现不同宽度、深度的多个查找表的聚合,很好的满足了IPSec协议中对SADB和SPDB的查表需求,从而显著提高IPSec协议处理速度.

摘要： IPSec协议中SPDB和SADB的查找都是以包分类技术为基础的.本文基于TCAM的多维包分类技术提出了三种查找表管理方案,并针对SPDB和SADB的不同查表需求进行分析,在此基础上,提出一种基于TCAM的多维查找表管理在IPSec中的应用方案.应用该方案可以在一个TCAM内实现不同宽度、深度的多个查找表的聚合,很好的满足了IPSec协议中对SADB和SPDB的查表需求,从而显著提高IPSec协议处理速度.

摘要： 基于TCAM的硬件路由查找算法能够在一个时钟周期内完成最长前缀匹配,实现快速路由查找和分组转发.但路由表表项的有序性使得更新过程比较复杂从而成为TCAM路由技术发展的瓶颈.根据不同长度前缀表项的分布特性及路由表稳态时的更新规律,优化了路由表的空间分配,并引入了缓冲池的思想,提出了一种改进的路由表更新方法,从而提高路由表更新效率.

摘要： 基于TCAM的硬件路由查找算法能够在一个时钟周期内完成最长前缀匹配,实现快速路由查找和分组转发.但路由表表项的有序性使得更新过程比较复杂从而成为TCAM路由技术发展的瓶颈.根据不同长度前缀表项的分布特性及路由表稳态时的更新规律,优化了路由表的空间分配,并引入了缓冲池的思想,提出了一种改进的路由表更新方法,从而提高路由表更新效率.

摘要： 基于TCAM的硬件路由查找算法能够在一个时钟周期内完成最长前缀匹配,实现快速路由查找和分组转发.但路由表表项的有序性使得更新过程比较复杂从而成为TCAM路由技术发展的瓶颈.根据不同长度前缀表项的分布特性及路由表稳态时的更新规律,优化了路由表的空间分配,并引入了缓冲池的思想,提出了一种改进的路由表更新方法,从而提高路由表更新效率.

摘要： 基于TCAM的硬件路由查找算法能够在一个时钟周期内完成最长前缀匹配,实现快速路由查找和分组转发.但路由表表项的有序性使得更新过程比较复杂从而成为TCAM路由技术发展的瓶颈.根据不同长度前缀表项的分布特性及路由表稳态时的更新规律,优化了路由表的空间分配,并引入了缓冲池的思想,提出了一种改进的路由表更新方法,从而提高路由表更新效率.

摘要： 基于TCAM的硬件路由查找算法能够在一个时钟周期内完成最长前缀匹配,实现快速路由查找和分组转发.但路由表表项的有序性使得更新过程比较复杂从而成为TCAM路由技术发展的瓶颈.根据不同长度前缀表项的分布特性及路由表稳态时的更新规律,优化了路由表的空间分配,并引入了缓冲池的思想,提出了一种改进的路由表更新方法,从而提高路由表更新效率.

摘要： 随着技术的发展及用户对网络带宽需求的日益增加，运营商开始在核心网络中大规模部署万兆网络。在万兆网络环境下，万兆网络设备需要在线速条件下正确转发各种报文及提供多种QoS服务，万兆设备所需具备的线速处理能力需要设备在转发过程中高速查询各种转发表项。针对万兆设备的需要，港湾网络有限公司推出了有效解决方案，通过使用TCAM＋FPGA＋ASIC的硬件平台，利用TCAM的高速匹配能力有效解决了万兆设备中的高速查找问题。本文集中论述了TCAM在港湾网络有限公司万兆设备中的线速查找应用。

摘要： 本发明涉及一种TCAM路由表查找方法及TCAM路由表查找装置。其中，方法包括：预先在TCAM路由表地址单元中保存加长IP地址和加长掩码，检测到携带有掩码表示位的加长IP地址后，根据预先设定的指令信息判断是否要进行路由表维护，是则根据该加长IP地址在TCAM路由表中查找相应的地址单元。装置包括：地址检测模块，路由表模块和查找模块。由于增加了掩码表示位，因此不需要另设维护表也可以找到要维护的TCAM路由表的地址单元，从而节省了存储空间；并且整个查找过程可以通过硬件一次完成，不需要再通过软件对维护表进行查找，从而提高了查找速度，也降低了维护的难度。

摘要： 本发明提供了一种TCAM表项的更新方法、装置及TCAM，其中，更新方法包括：获取TCAM表项中存储的全部存储信息；判断全部存储信息中是否存在与预处理信息相同的存储信息，得到判断结果；根据判断结果，更新TCAM表项。本发明解决了现有技术中TCAM存储有相同的存储信息时造成的资源浪费的问题，有效减少了TCAM的资源占用，在TCAM存储资源有限的情况下，增加了TCAM的处理容量。

摘要： 本发明涉及一种TCAM路由表查找方法及TCAM路由表查找装置。其中，方法包括：预先在TCAM路由表地址单元中保存加长IP地址和加长掩码，检测到携带有掩码表示位的加长IP地址后，根据预先设定的指令信息判断是否要进行路由表维护，是则根据该加长IP地址在TCAM路由表中查找相应的地址单元。装置包括：地址检测模块，路由表模块和查找模块。由于增加了掩码表示位，因此不需要另设维护表也可以找到要维护的TCAM路由表的地址单元，从而节省了存储空间；并且整个查找过程可以通过硬件一次完成，不需要再通过软件对维护表进行查找，从而提高了查找速度，也降低了维护的难度。

摘要： 本发明揭示了一种基于TCAM的三层路由转发的判断方法，所述方法包括：根据接口接收到的报文的目的MAC地址接口信息，生成key值；根据所述key值在TCAM中存储的key表中查找匹配项，若找到，返回TCAM中存储的Ad表中与匹配项对应的匹配结果；若所述匹配结果的IsRouterMac为1，则判定接口接收到的目的MAC地址与本接口的MAC地址匹配，进行三层转发。

摘要： 本发明公开了一种FPGA结合TCAM实现智能网卡的方法，以OpenFlow流表卸载为基础，直接取缔Megaflow流表和Microflow流表，从而很大程度上减少了流表项的个数，并且利用TCAM存储OpenFlow表以及对应的执行动作，把这部分工作从FPGA剥离出来，从而解决了OVS全卸载的智能网卡的传统设计的缺陷。

摘要： 本发明公开了一种适用于FPGA的更新复杂度为O(1)的TCAM实现方法及系统，应用于最长前缀匹配技术领域，其中，更新操作：确定待插入指令，并将待插入指令的掩码信息存储到与插入地址对应的掩码地址上；查找操作：获取待查找条目；将待查找的条目信息和掩码信息进行与运算的输出结果与更新后存储的条目信息经比较器进行比较，产生匹配向量；匹配向量与掩码信息相与得到不同前缀长度匹配项，筛选最长前缀对应的所述匹配项，并将地址作为输出。本发明降低了TCAM的功耗，不经过地址信息产生最长前缀项，不需要按照最长前缀规则来进行更新，所以可以在任意位置进行更新，更新时不再需要移动原有条目，更新延迟成为常数；降低了更新延迟和更新功耗。

摘要： 本发明公开了一种基于TCAM和LUT的存内计算架构神经网络加速器，该加速器由以下部分组成：一个预编码器，一个控制器，若干个TCAM，每一个TCAM旁配有一些加法器、缓存区、一个LUT。通过将神经网络的乘加运算中“输入‑权重对”先进行预编码，将编码得到的码字依次存入TCAM中，利用TCAM的搜索特性并行完成多个乘法，并将结果存储在缓存区中，再和前一组的乘法结果相加，将加法结果存储在缓存区，以此类推。这样，在TCAM的每一行都可以完成一组乘加运算。随着TCAM的行数的增加，可以同时完成多个像素点的计算，不会引入额外的时延，使神经网络的运算速度大幅加快的同时，保证了存内计算数据搬移功耗低的特点。

摘要： 本发明实施例提供一种移动TCAM表项的方法、装置、设备及介质。所述方法包括：接收待移动的优先级表项，按照优先级顺序将所述待移动的优先级表项插入到移动链表中；若所述移动链表中的优先级表项的数量大于预设阈值，则将所述移动链表中的所有优先级表项搬移至硬件表项中。本发明实施例提供的移动优先级表项的方法，批量缓存一定数量的优先级表项，利用移动链表按优先级排序，并一次性将移动链表中的优先级表项搬移到硬件表项中，相比于逐条移动优先级表项的方法，批量移动可以整合中间移动过程，大大减少优先级表项操作扇出比，提高了优先级表项的配置性能。

摘要： 本发明利用NP芯片结合TCAM的方式完成OVS部分卸载的智能网卡设计方案，利用可编程的NP芯片替代原有的FPGA的硬件设计，利用TCAM的独有特性实现卸载的Megaflow表，完全消除Microflow流表，把流表处理的工作全权交给TCAM，从NP芯片设计里剥离出来，消除了NP芯片存储流表的压力，简化了网卡系统设计，保证了流表的快速搜索和固定时延。

摘要： 一种增强型TL‑TCAM查表型硬件搜索引擎，每个字电路包括多个增强型TL‑TCAM单元电路，增强型TL‑TCAM单元电路包括四个存储单元和十三个N型晶体管；存储单元MC采用双稳态电路结构，存储值位于存储单元MC的T端，存储单元MC的F端为其“非”值，m个增强型TL‑TCAM单元电路并行连接在一起组成子段电路，m为正整数，子段电路中每个增强型TL‑TCAM单元电路的字线WL、匹配线ML、ML_x各自分别短接在一起，匹配线ML与N型晶体管N15的漏极相连，ML_x与N型晶体管N15的栅极相连，N型晶体管N15的源极接地，ML_x与N型晶体管N14的漏极相连，N型晶体管N14的源极接地，N型晶体管N14的栅极与信号线OneX_in‑Sement_b相连，多个子段电路并行连接组成一个字电路。本发明具有晶体管数少、搜索速度高、功耗低等优点。