[发明专利]一种分布式动态二层转发表的维护方法

摘要

本发明公开了一种分布式动态二层转发表的维护方法，包括转发表的训练、查询和老化过程，所述转发表的训练包括：S1）外部输入真随机数；S2）接收源地址和虚拟局域网SA_vlan；S3）将真随机数和SA_vlan进行哈希计算，计算出待写入的地址；S4）地址对应的表项的信号指示向下传递；S5）如果待写入的表项被置为无效，则表项不再写入，否则在sel电路中将SA_vlan写入表项；S6）将目的地址DA_vlan与真随机数经过哈希计算，得出表项的地址，从而读出要查询的转发端口。本发明中的多个小的转发表采用同一个哈希计算规则，与不同真随机数构成不同的哈希映射，取得远高于一张统一的转发表的表项负载率，并且大大节约FPGA内部珍贵的BRAM资源。

主权项

一种分布式动态二层转发表的维护方法，包括转发表的训练、转发表的查询和转发表的老化，其特征在于，所述转发表的训练包括步骤：S1)FPGA在上电启动时，外部输入N个互异的真随机数R，在有限域中表示为GF(R)，保存在顶层控制模块的寄存器中，所述寄存器连接哈希计算模块的输入端口，所述N为FPGA内部BRAM中转发表的数目，所述转发表的表项包括：MAC：存储的源地址SA；vlan：与MAC关联的vlan ID；port：与MAC关联的端口号；vld：该表项有效标志，“1”表示有效，“0”表示无效；age：计数项，用于记录老化计数，老化控制电路每隔一个固定的时间控制age减“1”；S2)交换电路发送数据信息写入FIFO电路缓存，训练电路每隔一个时钟周期从FIFO电路中读取一个数据信息，如果此时FIFO为空，则读取出来的数据有效标志为0，所述数据信息包括源地址SA、虚拟局域网信息vlan和端口号port，训练控制模块将源地址SA和虚拟局域网信息vlan送入哈希计算模块，将源地址SA、虚拟局域网信息vlan和端口号port放入延迟模块；S3)将所述步骤S1)中的真随机数GF(R)和所述步骤S2)中源地址SA和虚拟局域网信息vlan的结合即SA_vlan,同时分别输入N个并行计算的训练控制电路进行哈希计算，运算结果为所述SA_vlan在转发表中待写入的地址；所述哈希计算产生训练地址train_addr和训练地址有效train_addr_vld，并传递至流水线读写电路，所述流水线读写电路包括锁存电路、判断电路和延迟模块；S4)所述判断电路读取所述地址对应的表项的有效标志vld以及所述训练地址train_addr和训练地址有效train_addr_vld，所述判断电路产生可写指示match_vld,若存在以下三个条件之一：哈希计算模块输出的训练地址有效train_addr_vld＝0或在判断电路中发现train_addr跟当前写入表项的地址相等或在判断电路中欲写入的表项的有效标志vld＝1但是所述表项的SA_vlan与欲写入表项的SA_vlan不相等，则将欲写使能信号pw_ena_1x被置为无效，即可写指示match_vld和训练地址有效train_addr_vld均置为“0”即无效状态，此表项不再写入；S5)转发表优先选择电路搜集所述地址对应的表项的欲写使能信号pw_ena_1x即可写指示match_vld和训练地址有效train_addr_vld，设置转发表的优先级，向具有优先级的转发表发送写使能信号wr_ena_1x，在sel电路中将wr_ena_1x为有效的转发表的表项写入SA_vlan和端口port，并将age置于最大值，同时表项的vld被置为高；S6)将要查询的转发端口的数据信息输入查询电路，用于与所述步骤S3)中的真随机数GF(R)经过与所述步骤S3)中相同的哈希计算，计算得出所述数据信息在转发表中的地址，从该表项中的port读出要查询的转发端口。