[发明专利]路由选择检索系统及其方法以及使用的路由器

说明书

发明领域

本发明一般涉及一种路由选择检索系统及其方法和其中使用的路由器，以及记录其控制程序的存储介质。更具体地讲，本发明涉及用于根据标识通信对方目的地址确定发送接收分组的节点的路由选择检索系统。

发明背景

在因特网中，当通过诸如路由器之类的转发设备发送IP(因特网协议)分组时，转发设备(路由器装置)参考一个目标(目的)地址(此后称为“DA”)确定下一个传送目的地的IP地址(此后成为“NH”(Next Hop address下一中继地址))。这就是路由选择检索。转发设备具有一个有关“DA”和“NH”的路由选择表(路由选择信息存储器)。对于输入的每个IP分组，从路由选择表检索对应于“DA”的“NH”。

图16示出了一个IPv4(IP第4版)的路由选择表的示例。在图16中，“NA”和“掩码长度”指示“DA”属于哪个网络。“NA”是一个网络地址。另一方面，掩码长度代表当掩码长度的值是“N”时，32位中的N个高位是“1”。即，在24的情况下，它相当于用十六进制表达的“0xFFFFFF00”。这叫作净掩码。例如，当“DA”是“11.1.1.5”时，它属于由第3条目的一项代表的网络。这用于判断“DA”和掩码长度指示的净掩码的“与”(逻辑乘法)是否和同一条目的“NA”相匹配。

在这里，假设将具有“10.1.0.1”的“DA”的IP分组输入到具有图16所示路由选择表的转发设备。转发设备取出具有“DA”：10.1.0.1属于的NA的条目中具有最长掩码长度的一个条目。这是最长前缀匹配(LPM)。在这个示例中，将条目1和2考虑为检索结果的候选条目。由于条目2具有最长掩码长度，所以选择该条目作为检索结果。因此，转发设备将IP分组发送到由“NH”指示的“21.1.1.1”的IP地址上。

如上所述，在IP路由选择检索中，在一个检索中可能出现多个满足检索标准的候选条目，因而需要通过LPM导出结果。这是由于不能仅从输入的IP分组的“DA”看到“DA”属于的“NA”。考虑到上述问题，提出了一些支持路由选择表和检索处理的方法。这些建议的方法一般可以分成两类。

两类方法中的一类是一种通过能够并行处理的专用硬件实现的方法。例如，通过给路由选择表的每个条目提供一个检查电路，并行地对路由选择表中的所有条目执行检索处理。尽管这种方法由于允许对路由选择表中的各条目并行存取是高速度的，但其成本也高。

另一种方法可以在对路由选择表的并行存取不可能的情况下使用。这相当于通过软件或使用通用存储器或FPGA(现场可编程门阵列)的硬件支持。这种方法可以使用现有设备低成本实现，但速度不如并行处理高。

可以根据应用或目的有选择地使用这些方法。对于用于需要大容量传输性能的大规模干线网的设备，前一种方法是适合的。另一方面，作为中等或比较小规模的网络干线中使用的设备，后者可以满足这种需求。

以下将讨论后一类方法的特殊方法。后一类方法可以分类成一种利用散列法的检索方法，和一种使用二叉树结构的检索方法。利用散列法的方法是一种用特定散列函数简并“DA”和用于检索关键字的方法。在IPv4情况下，由于地址是32位，如果可以预先提供2的三十二次方(2³²)的条目空间，那么可以实现高速检索。但是，从成本观点看是不现实的。通过利用散列函数，可以使条目空间变小。但是，通过利用散列函数，可能造成条目的碰撞。此外，在IPv4的情况下，必须对三十一种净掩码模式应用对应的散列法。

利用二叉树结构的方法一般是用软件支持的。在日本未审查专利公开平11-191781中，提出了用于硬件的支持方法。图17中示出了二叉树结构的一个示例。图17中每个矩形叫作二叉树的节点。另一方面，在每个节点中写入了表达式“xxxxxxxx/y”，“x”是用十六进制表示的“NA”，“y”是掩码长度。