[发明专利]一种利用TCAM实现浮动字符串匹配的系统

说明书

本发明涉及一种利用TCAM实现浮动字符串匹配的系统，其中，包括：帧管理模块，用于将缓存输入数据帧，同时为每一数据帧分配一个帧ID，用于标记查询所属数据帧；帧转发模块，用于通过帧ID提取数据帧转发或丢弃；帧解析模块，用于对帧管理模块缓存后的数据帧进行解析，获得有效载荷数据首字节的偏移位置；帧字符串查询控制模块，用于根据帧解析模块提供的有效载荷偏移提取有效载荷数据，并将载荷数据送到TCAM管理模块；TCAM管理模块，用于查询字符串规则并返回结果数据；帧转发模块，用于通过帧ID提取帧管理模块缓存的输入帧，并根据帧ID标记的字符串查询结果，转发命中规则数据帧至特定端口和丢弃未命中规则数据帧。

技术领域

本发明涉及TCAM浮动字符串处理技术，字符串匹配是基于 TCAM实现浮动字符串匹配的系统。

背景技术

浮动字符串匹配广泛用于文本文件字符搜索，计算机病毒查找，网络传输报文关键字匹配等领域。

现有技术中，通常使用输入字符串流和预定义的字符数组(字符串规则)进行逐字节扫描匹配。而逐字节扫描匹配降低了匹配效率。以FPGA实现为例，处理模块的时钟频率通常为200MHz，逐字节扫描匹配模块每秒最大处理性能也就是200M*8bit/s＝1.6Gbps。即使通过模块复制10份也不过16Gbps，而当今网络通信技术高速发展，百G以上的处理板卡以成为市场主流。使用基于逐字节扫描的匹配技术已经无法满足日益增长的网络处理需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用TCAM实现浮动字符串匹配的系统，用于解决上述现有技术的问题。

本发明一种利用TCAM实现浮动字符串匹配的系统，其中，包括：TCAM芯片、配置模块、TCAM管理模块、帧管理模块、帧解析模块、帧字符串查询控制模块以及帧转发模块；帧管理模块，用于将缓存输入数据帧，同时为每一数据帧分配一个帧ID，用于标记查询所属数据帧；帧转发模块，用于通过帧ID提取数据帧转发或丢弃；帧解析模块，用于对帧管理模块缓存后的数据帧进行解析，获得有效载荷数据首字节的偏移位置；帧字符串查询控制模块，用于根据帧解析模块提供的有效载荷偏移提取有效载荷数据，并将载荷数据送到 TCAM管理模块；TCAM管理模块，用于查询字符串规则并返回结果数据；帧转发模块，用于通过帧ID提取帧管理模块缓存的输入帧，并根据帧ID标记的字符串查询结果，转发命中规则数据帧至特定端口和丢弃未命中规则数据帧；配置模块，用于管理TCAM的初始化、规则加载和管理监测其它模块寄存器操作。

根据本发明的利用TCAM实现浮动字符串匹配的系统的一实施例，其中，载荷数据以64字节分段组KEY送到TCAM管理模块。

根据本发明的利用TCAM实现浮动字符串匹配的系统的一实施例，其中，该结果数据包括查询命中结果、规则ID以及规则长度信息。

根据本发明的利用TCAM实现浮动字符串匹配的系统的一实施例，其中，配置模块，用于进行TCAM芯片的初始化配置、浮动字符串规则加载和删除操作以及管理其他模块的寄存器配置。

根据本发明的利用TCAM实现浮动字符串匹配的系统的一实施例，其中，帧解析模块用于接收以太网帧结构的输入数据帧，解析以太网数据帧MAC域、IP头部、TCP以及UDP头部，获取载荷域首字节偏移值，并将输入数据帧、帧ID和载荷域字节偏移转发至帧字符串查询控制模块。

根据本发明的利用TCAM实现浮动字符串匹配的系统的一实施例，其中，帧字符串查询控制模块，用于根据帧解析模块提供的载荷域字节偏移，提取载荷域数据，将载荷数据以64字节为单位进行分割，每分割一个64字节数据分配一个KEY_ID，每个帧单独分配，从0开始赋值，分割后的数据帧连续送往TCAM管理模块。

根据本发明的利用TCAM实现浮动字符串匹配的系统的一实施例，其中，TCAM管理模块用于将64字节载荷查询数据帧偏移至80字节字符串查询数据，将80字节字符串查询数据送往TCAM芯片查询匹配，TCAM芯片返回查询结果。