[发明专利]基于BF_TCAM实现零范围扩张的高效范围匹配方法

摘要

本发明提出了一种基于BF_TCAM实现零范围扩张的高效范围匹配方法，解决了目前基于TCAM实现范围匹配方法存在的存储利用率低、功耗大的问题，主要应用包括报文分类中端口范围匹配，存储保护中访存地址的审查等。本发明高效性体现在：高效存储、高速查找及低功耗。其特点在于，SMLCP算法将范围匹配过程分解为前缀匹配和特征区间比对两个步骤，从而便于使用TCAM技术，使TCAM存储利用率达到100％。根据SMLCP算法设计了BF_TCAM模型，按前缀长度对范围进行分类处理，使用Bloom filter对关键字过滤，屏蔽无关项参与比较，从而大幅降低功耗。使用流水线技术减小电路关键路径长度，使查找操作在一个时钟周期内完成。

主权项

1.一种基于BF_TCAM实现零范围扩张的高效范围匹配方法,BF_TCAM即Bloom filter和TCAM，适用于网络设备中端口范围匹配、存储保护中访存地址审查，其特征在于：提出基于最长共同前缀的分段匹配SMLCP算法，将范围匹配转化为前缀匹配和特征区间比对两个步骤；范围区间[s，t]内任意一整数点x，其二进制编码分为最长共同前缀和偏移量两段，其中LCP是区间内所有整数点的最长共同前缀；SMLCP算法包括配置过程、查找过程、更新过程；所述配置过程分为4个步骤：步骤1、获取范围区间；步骤2、计算范围区间的lcp，根据LCP前缀长度划分子集；步骤3、首先训练各子集的Bloom filter计数器, 对每个范围的LCP进行K组哈希计算，记录训练结果，当学习完所有范围后更新前缀预处理BFPP单元Bloom filter的位数组，对应Bloom filter计数器不为0的位被置1；步骤4、配置TCAM和RAM，根据前缀长度找到相应TCAM块存入lcp值，范围的特征区间和附属信息存入RAM相应位置，该步骤与步骤3在时间上同步，没有顺序要求，完成配置；所述查找过程为：查找与关键字x任意长度前缀相匹配的范围区间，至多有W个范围的LCP与x相匹配，W为x二进制编码位宽；根据x的偏移量精确挑选出匹配的范围。