[发明专利]内容中心网络转发平面FIB表结构及其检索方法

摘要

本发明公开了一种内容中心网络转发平面FIB表结构，包括一个片内存储单元和两个片外存储单元；片内存储单元由可定位型布隆存储器组构成，可定位型布隆存储器组使用多个可定位型布隆数据结构作为数据索引；两个片外存储单元中，一个片外存储单元由CBF存储器组构成，CBF存储器组使用多个CBF数据结构以实现FIB表更新操作，另一个片外存储单元为一个片外静态存储器，片外静态存储器使用静态存储结构以存储实际数据报文的转发信息。本发明FIB表结构可以在满足内容中心网络转发平面百万级别报文处理能力的同时，实现高效率的路由信息存储，基于最长前缀匹配原则的FIB表快速报文匹配及更新操作，并可以部署于当前硬件环境下。

主权项

一种内容中心网络转发平面FIB表结构的检索方法，其中，用到内容中心网络转发平面FIB表结构和可定位型布隆数据结构；所述内容中心网络转发平面FIB表结构包括一个片内存储单元和两个片外存储单元；所述片内存储单元由可定位型布隆存储器组构成，所述可定位型布隆存储器组使用多个可定位型布隆数据结构作为数据索引；两个片外存储单元中，一个片外存储单元由CBF存储器组构成，所述CBF存储器组使用多个CBF数据结构以实现FIB表更新操作，另一个片外存储单元为片外静态存储器，所述片外静态存储器使用静态存储结构以存储实际数据报文的转发信息；所述可定位型布隆数据结构包括一个通用型Bloom filter数组BF和一个定位数组MA，其中所述通用型Bloom filter数组BF用于确定一个元素是否在集合中，所述定位数组MA是一个与所述通用型Bloom filter数组BF有一定映射关系比特数组，根据所述定位数组MA的数值确定所述元素在可定位型布隆数据结构所映射存储器中的偏移地址；其特征在于：该检索方法包括FIB表报文匹配查询、FIB表更新以及报文名称前缀在可定位型布隆数据结构中进行最长前缀匹配查询；其中：FIB表报文匹配查询的步骤包括：步骤1‑1、将基于分级结构的报文名称输入到所述可定位型布隆存储器组中；步骤1‑2、按照最长前缀匹配原则在所述可定位型布隆存储器组中并行进行查询操作，以判断该报文名称的转发信息是否在FIB表中，如果在所述可定位型布隆存储器组中存在匹配的报文名称，则执行步骤1‑3；如果在所述可定位型布隆存储器组中不存在匹配的报文名称，则执行步骤1‑4；步骤1‑3、在片外静态存储器中读取转发信息，根据可定位型布隆存储器组的输出结果，获得最长匹配前缀在片外存静态储器中的偏移地址，并按照该偏移地址在片外静态存储器中读取该最长匹配前缀所对应的下一跳路由转发信息；步骤1‑4、向转发平面返回FIB表查询结果，结束FIB表报文匹配查询；FIB表更新的步骤包括：步骤2‑1、将基于分级结构的待更新报文名称前缀输入CBF存储器组中；步骤2‑2、按照最长前缀匹配原则在该待更新报文名称前缀所对应的所述CBF存储器中执行CBF存储器的更新操作，并判断该报文名称前缀所对应的CBF存储器比特位数值是否变化，如果在所述CBF存储器组中报文名称前缀对应的CBF存储器比特位的数值发生变化，即由0变为1或由1变为0，则执行步骤2‑3；如果在CBF存储器组中报文名称前缀对应的CBF存储器比特位的数值没有发生变化，则执行步骤2‑4；步骤2‑3、同步片外CBF存储器组中CBF存储器所对应片内存储单元中可定位型布隆存储器比特位的数值；步骤2‑4、向转发平面返回FIB表更新结果，结束FIB表更新；报文名称前缀在可定位型布隆数据结构中进行最长前缀匹配查询的步骤包括：步骤3‑1、将定位数组MA中所有比特位的数值均设置为0；步骤3‑2、向所述该可定位型布隆存储器中输入与其所对应的报文名称前缀，其中报文名称前缀的长度对应于可定位型布隆存储器的编号；步骤3‑3、对所述报文名称前缀进行K次哈希映射操作，其中，哈希函数选用MD5或SHA1，同时，根据通用型Bloom filter数组BF的具体大小来调整编码长度及映射次数K值；步骤3‑4、判断K次哈希映射操作所映射的通用型Bloom filter数组BF比特位数值是否全为1，若映射值全为1，则执行步骤3‑5；否则，执行步骤3‑7；步骤3‑5、根据K次哈希映射操作在通用型Bloom filter数组BF中的映射值，计算定位数组MA的数值；步骤3‑6、将步骤3‑5计算所得定位数组MA的数值作为所述报文名称前缀在片外静态存储器中的偏移地址输出至FIB系统中；步骤3‑7、向转发平面返回查询结果，结束最长前缀匹配查询。