IP路由技術(shù)綜述論文
摘 要：因特網(wǎng)的高速增長給路由系統(tǒng)帶來了巨大的壓力。IP路由查找操作已經(jīng)成為路由器轉(zhuǎn)發(fā)性能乃至因特網(wǎng)整體性能的主要瓶頸之一。本文通過深入研究業(yè)界提出的關(guān)于IP路由的多種解決方案，提出了IP路由未來的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：因特網(wǎng)；IP；路由查找；
一、IP協(xié)議簡介
IP (Internet Protocol)協(xié)議是TCP/IP協(xié)議族中兩個(gè)最重要的協(xié)議之一。IP協(xié)議是以信息包為基礎(chǔ)的'協(xié)議，位于OSI七層模型中的網(wǎng)絡(luò)層，同時(shí)還有地址解析協(xié)議ARP，逆地址解析協(xié)議 RARP ，Internet控制報(bào)文協(xié)議ICMP (Internet Control Message Protocol)與之配套使用。Ip協(xié)議通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)、處理尋址、分割、拼接及協(xié)議信號分解，它是所有其他IP協(xié)議套件的基礎(chǔ)。
IP協(xié)議工作在網(wǎng)絡(luò)層，它與數(shù)據(jù)鏈路層形成了鮮明的對比。網(wǎng)絡(luò)層的功能是將源端發(fā)出的分組經(jīng)各種途徑送到目的端，數(shù)據(jù)鏈路層僅將數(shù)據(jù)幀從導(dǎo)線的一端送到其另一端。可見網(wǎng)絡(luò)層是處理端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畹讓�。因此，決定了IP路由尋址最根本的任務(wù)就是進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，而后兩個(gè)算法的搜索時(shí)間復(fù)雜度與地址寬度無關(guān)。因此，這幾個(gè)算法能夠用于 IPv6的路由查找。
二．硬件路由查找算法
硬件路由查找算法有24-8 DIR算法、基于TCAM（三值 TCAM）的算法。
24-8 DIR算法實(shí)際是一種用硬件實(shí)現(xiàn)的多分支前綴擴(kuò)展算法。該算法基于對于前綴長度分布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)長度大于24的前綴非常少，因此該算法將所有前綴全部展開為24位前綴。所以，它 只 有 兩級：第一級224個(gè)分支，若有第二級節(jié)點(diǎn)，則該第一級節(jié)點(diǎn)有28個(gè)二級子節(jié)點(diǎn)。在一般情況下只需一次訪存即可找到目標(biāo)路由，而對于長度大于24的前綴則最多只需要進(jìn)行兩次訪存。因此，這是一種“以存儲(chǔ)器速度進(jìn)行路由查找”的算法，也是典型的用空間換時(shí)間的算法。
另一種基于硬件的算法是基于TCAM（三值 TCAM）的算法。在進(jìn)行搜索的時(shí)候，所有的TCAM項(xiàng)都需要同時(shí)進(jìn)行匹配，在有多個(gè)匹配項(xiàng)時(shí)，TCAM規(guī)定在所有匹配的表項(xiàng)中選取地址最低的表項(xiàng)作為最后的結(jié)果。因此，為了能夠進(jìn)行最長前綴路由的查找，就需要保證在TCAM的低地址區(qū)域存儲(chǔ)長前綴路由項(xiàng),而在高地址區(qū)域存儲(chǔ)短前綴路由項(xiàng)。TCAM具有速度快的優(yōu)點(diǎn)，但它也具有如下缺點(diǎn)：單位比特昂貴、容量小、并行匹配導(dǎo)致功耗很大及更新復(fù)雜。
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