[发明专利]被递归地分割的静态IP路由表

说明书

相关申请的交叉引用

本申请请求于2006年8月25日提交的、临时申请号为US60/840,092其全文的优先权。

技术领域

本发明一般涉及IP路由表；更具体地，涉及一种用于将大型静态路由表分割成较小的表的方法。

背景技术

通常，通过路由器使用信息，例如位于进入的分组的分组报头中的目的地址的前缀和路由表，从若干不同网络进入的分组被转发到它们的目的地。用于每个路由器的路由表包含以连接到路由器的设备的地址为形式的到达各种网络目的地的最佳路径记录。为了分组到达其最终目的地，路由器将要将进入的分组定向到的与该路由器连接的下一个设备的地址，被称为下一跳。通过确定路由表中与分组的目的地址匹配的最长前缀，来计算进入的分组的下一跳；随后分组被路由到由与最长前缀关联的下一跳指定的目的地。

通常路由表以两种模式之一来操作：静态(离线)或动态(在线)。在静态模式中，使用后台处理器离线执行更新请求。经过一些周期，新的并且更新后的转发表被创建。在动态模式中，查找和更新请求被按照它们出现的顺序来处理。因此，不能完成查找，直到完成之前的更新。

为路由表的表示开发的很多数据结构都是基于基本的二进制前缀树(binary trie)结构。对于二进制前缀树结构，基于搜索关键字(search key)中的位来完成分支。通过使用该前缀作为关键字进行的搜索来确定其中将要存储前缀的节点。将节点N定义为二进制前缀树中的节点。Q(N)被定义为由从根到N的路径定义的位串。特别地，Q(N)是对应于N的前缀。如果Q(N)是路由表中的前缀之一，则对应于Q(N)的下一跳被存储在N.data中。对于任何目的地址d，通过沿着开始于前缀树根并由d指示的路径，可以找到最长的匹配前缀。该路径上遇到的最后的前缀是与d匹配的最长的前缀。

提出了若干策略来提高二进制前缀树的查找性能。例如，已经使用了LC前缀树(S.Nilsson和G.Karlsson的Fast address look-up for Internetrouters，IEEE Broadband Communications，1998)、Lulea(M.Degermark，A.Brodnik，S.Carlsson和S.Pink.的Small forwarding tables for fastrouting lookups，Proceedings of SIGCOMM，3-14，1997)、树位图(W.Eatherton，G.Varghese，Z.Dittia的Tree bitmap：hardware/software IPlookups with incremental updates，Computer Com munication Review，34(2)：97-122，2004)、多位前缀树(V.Srinivasan和G.Varghese的FasterIP lookups using controlled prefix expansion，ACM Transactions onComputer Systems，Feb：l-40，1999)、形移(shape shifting)前缀树(H.Song，J.Turner和J.Lockwood的Shape shifting tries for faster IP route lookup，Proceedings of 13th IEEE International Conference on Network Protocols，2005)和混合形移前缀树(W.Lu和S.Sahni的Succinct representation ofstatic packet classifiers，University of Florida，2006)。其他早期的分割方案都局限于一个前端数组和一个级别的(one-level)前缀分割。当前分割的表的跨距(stride)通常是固定的并且不依赖数据。而且，早期的分割方案使用相同的库结构(base structure)来表示所有的分割。尽管现有的方案被设计为将更新所需要的存储器访问的数量保持在可接受的水平，但是它们可能增加最差情况下查找所需要的存储器访问数量，并且还增加存储该结构所需要的总存储量。(参见M.Ruiz-Sanchez，E.Biersack和W.Dabbous的Survey and taxonomy of IP address lookup algorithms，IEEENetwork，2001，8-23以及S.Sahni，K.Kim和H.Lu的Data structures forone-dimensional packet classification using most-specific-rule matching，International Symposium on Parallel Architectures，Algorithms，andNetworks(ISPAN)，2002，3-14)