[发明专利]一种基于FPGA的逻辑运算查找方法和系统

权利要求书

1.一种基于FPGA的逻辑运算查找方法，具有如下步骤：

—提取输入的网络报文的超五元组信息；使用FPGA为所述网络报文超五元组信息设定不同的字段，设定不同字段的对应的比较范围；

—将所述报文超五元组的若干个字段与所述比较范围进行比较，生成对应的标识位；将各字段的标识位进行按逻辑位，包括与、或和非，进行操作，得到一个向量；

—按查找要求，将所述向量按逻辑或操作的数量进行分解，生成多个含有若干不关心位的子向量。子向量间属于逻辑或操作关系，子向量内的多个标识位属于与操作关系，子向量内单个标识位可加入非操作；

—将TCAM按查找要求的向量维数划分成相应数量的区域；按有效状态的递减顺序配置所述每一个区域的表项；

—将各子向量中有效位的数量与TCAM中有效状态数量对应进行查找，生成查找结果位，将各结果位进行逻辑或操作，生成最终标识位，完成查找，通过匹配的报文；丢弃未通过的报文。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的逻辑运算查找方法，其特征还在于：所述超五元组至少包括：传统五元组中的源/目的IP地址、源/目的端口和协议类型，以及至少还包括报文长度、报文输入接口号、VLAN号。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的逻辑运算查找方法，其特征还在于：所述步骤“将加入了逻辑非和或操作的向量按逻辑或操作的数量进行分解，生成多个含有若干不关心位的子向量；”具体为：

—当所述向量中的逻辑或操作的数量为N时，将该向量转化为N+1个子向量：将每个逻辑或操作之前的表达式单独提取出来，成为一个子向量，其它位缺省为0；

—剩下的向量表达式再成为一个子向量，其它位也缺省为0。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的逻辑运算查找方法，其特征还在于：所述步骤“将TCAM按查找要求的向量维数划分成相应数量的区域；按有效状态的递减顺序配置所述每一个区域的表项；”的步骤具体为：

—将TCAM划分成与所述向量维数数量一致的分区；对于N维向量，将TCAM划分成N个分区；所述分区由全与区开始，按或数量递减至单与区；

在所述全与区的表项中，不能有X状态；N-1与区只有一个bit的有效状态；双与区只能有两个连续bit的有效状态，N-1与区中只能有N-1个连续bit的有效状态；

—将向量中的有效位与TCAM中对应有效状态数量的分区对应，在对应的TCAM分区中查找所述向量。

5.根据上述任一权利要求所述的一种基于FPGA的逻辑运算查找方法，其特征还在于还具有：对所有查表和输出结果进行统计计数，保存到统计单元。

6.一种基于FPGA的逻辑运算查找系统，具有：

提取输入的网络报文超五元组信息的信息提取单元；

对所述信息提取单元提取的超五元组信息进行字段划分，并设定每个字段比较范围的范围处理单元；该范围处理单元为一FPGA；该单元根据设定的各字段的比较范围对所述划分的字段进行判断，并根据判断结果生成各字段的标识位；

将所述范围处理单元输出的各字段的标识位组合成一个向量；在该向量中加入逻辑非和或操作；并根据向量中逻辑非操作的数量将向量进行分解，生成多个子向量的逻辑运算单元；

内部划分有与所述向量维数相同数量的分区的查表处理单元，该查表处理单元为一TCAM；该查表处理单元，将所述的多个子向量与内部的分区进行对应，完成子向量的查找，生成对应查找结果位，根据所述的多个结果位生成一个最终的标识位，完成表项的查找。

7.根据权利要求6所述的一种基于FPGA的逻辑运算查找系统，其特征还在于：所述查表处理单元中，具有与所述向量维数N数量一致的分区，分别为全与区、N-1与区、N-2与区……按或的个数递减直到单与区。

8.根据权利要求6所述的一种基于FPGA的逻辑运算查找系统，其特征还在于具有：记录所述查找过程的统计单元。