IP路由技术综述论文

IP路由技术综述论文

摘 要：因特网的高速增长给路由系统带来了巨大的压力。IP路由查找操作已经成为路由器转发性能乃至因特网整体性能的主要瓶颈之一。本文通过深入研究业界提出的关于IP路由的多种解决方案，提出了IP路由未来的发展方向。

关键词：因特网；IP；路由查找；

一、IP协议简介

IP (Internet Protocol)协议是TCP/IP协议族中两个最重要的协议之一。IP协议是以信息包为基础的协议，位于OSI七层模型中的网络层，同时还有地址解析协议ARP，逆地址解析协议 RARP ，Internet控制报文协议ICMP (Internet Control Message Protocol)与之配套使用。Ip协议通过计算机网络交换数据、处理寻址、分割、拼接及协议信号分解，它是所有其他IP协议套件的基础。

IP协议工作在网络层，它与数据链路层形成了鲜明的对比。网络层的功能是将源端发出的分组经各种途径送到目的端，数据链路层仅将数据帧从导线的一端送到其另一端。可见网络层是处理端到端数据传输的最底层。因此，决定了IP路由寻址最根本的任务就是进行地址转换，而后两个算法的搜索时间复杂度与地址宽度无关。因此，这几个算法能够用于 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算法实际是一种用硬件实现的多分支前缀扩展算法。该算法基于对于前缀长度分布的统计数据长度大于24的前缀非常少，因此该算法将所有前缀全部展开为24位前缀。所以，它 只 有 两级：第一级224个分支，若有第二级节点，则该第一级节点有28个二级子节点。在一般情况下只需一次访存即可找到目标路由，而对于长度大于24的.前缀则最多只需要进行两次访存。因此，这是一种“以存储器速度进行路由查找”的算法，也是典型的用空间换时间的算法。

另一种基于硬件的算法是基于TCAM（三值 TCAM）的算法。在进行搜索的时候，所有的TCAM项都需要同时进行匹配，在有多个匹配项时，TCAM规定在所有匹配的表项中选取地址最低的表项作为最后的结果。因此，为了能够进行最长前缀路由的查找，就需要保证在TCAM的低地址区域存储长前缀路由项,而在高地址区域存储短前缀路由项。TCAM具有速度快的优点，但它也具有如下缺点：单位比特昂贵、容量小、并行匹配导致功耗很大及更新复杂。