[发明专利]一种基于TCAM的路由查找系统及其方法

权利要求书

1.一种基于TCAM的路由查找系统，包括容量为N个条目的TCAM模块1、容量为M个条目的TCAM模块2、具有N个输入端的编码器，具有M个输入端的优先级编码器，两输入选择器和两输入或门，所述TCAM模块1的N个输出端分别与编码器的N个输入端一一对应相连，所述TCAM模块2的M个输出端分别与优先级编码器的M个输入端一一对应相连，所述编码器的输出端与两输入选择器的“1”端相连，所述优先级编码器的输出端与两输入的选择器的“0”端相连，所述TCAM模块1输出的匹配标志1与两输入选择器的选择端相连，所述TCAM模块1输出的匹配标志1和TCAM模块2输出的匹配标志2分别与两输入或门相连，两输入选择器的输出端作为系统的匹配地址，两输入或门的输出端作为系统的匹配标志，所述N及M均为大于零的正整数，其特征在于，所述TCAM模块1中存放n₁条第一层前缀，n₁为大于零的正整数，存放的地址范围为[0,n₁-1]，前缀采用随机存放的方式，TCAM模块1的地址范围[n₁,N-1]不存放前缀；在TCAM模块2的地址范围为[0,n₂-1]的TCAM entry中存放n₂条第二层前缀，TCAM模块2的地址范围为[n₂,n₂+n_e1-1]放置n_e1条未使用的TCAM entry，组成空闲空间1，n_e1为大于零的正整数；在TCAM模块2的地址范围为[n₂+n_e1，n₂+n_e1+n_O1-1]的TCAM entry中存放n_O1条，长度为24～17的其他层的前缀，n_O1为大于零的正整数，前缀按照前缀长度存放，前缀长度长的放在低地址，短的放在高地址；在TCAM模块2的地址范围为[n₂+n_e1+n_O1,n₂+n_e1+n_O1+n_e2-1]的TCAMentry不存放前缀，组成空闲空间2，在TCAM模块2的地址范围为[n₂+n_e1+n_O1+n_e2,n₂+n_e1+n_O1+n_e2+n_O2-1]的TCAM entry中存放n_O2条长度为16～13的其它层前缀，前缀按照前缀长度存放，前缀长度长的放在低地址，短的放在高地址，TCAM模块2的地址范围为[n₂+n_e1+n_O1+n_e2+n_O2,n₂+n_e1+n_O1+n_e2+n_O2+n_e3-1]的TCAM entry中不存放前缀，组成空闲空间3，TCAM模块2地址范围为[n₂+n_e1+n_O1+n_e2+n_O2+n_e3,M-1]的TCAM entry中存放M-(n₂+n_e1+n_O1+n_e2+n_O2+n_e3)条前缀长度为12～8的其他层前缀，前缀按照前缀长度存放，前缀长度长的放在低地址，短的放在高地址；如果前缀A和前缀B在同一分支上，也就是它们是互相重叠的前缀，并且前缀A的长度比前缀B的长度短，就称前缀A是前缀B的超集或者记作

2.根据权利要求1所述系统的一种基于TCAM的路由查找及更新方法，其特征在于，所述查找方法包括以下步骤：

步骤401、将待查找的目的IP同时送入TCAM模块1和TCAM模块2中，进行搜索；

步骤402、从编码器的输出端得到TCAM模块1的匹配地址，从优先级编码器的输出端得到TCAM模块2的匹配地址，从TCAM模块1的输出端得到匹配标志1，从TCAM模块2输出端得到匹配标志2；

步骤403、将TCAM模块1得到的匹配标志1送入选择器的选择端；

步骤404、将TCAM模块1得到的匹配地址的最高位前加标志位“1”，送入选择器“1”端，将TCAM模块2中得到的匹配地址的最高位前加“0”，送入选择器“0”端；

步骤405、从选择器输出端得到搜索的匹配结果，从或门输出端得到匹配标志；

所述更新方法包括插入和删除两部分，其中插入方法包括以下步骤：

步骤501、开始，准备好要插入的前缀；

步骤502、判断要插入的前缀是否应该插入到第一层前缀中，如果该前缀应该插入到第一层，则执行步骤503，否则执行步骤508；

步骤503、判断要插入的前缀在第一层前缀中是否存在超集P1，如果超集P1存在，则执行步骤504，如果不存在，则执行步骤511；

步骤504、判断前缀P1在第二层中是否存在超集P2，如果超集P2存在，则执行步骤506，如果不存在，则执行步骤505；

步骤505、将前缀P1插入到第二层前缀中；

步骤506、将前缀P2插入到其它前缀层中；

步骤507、将前缀P1移动到前缀P2在移动之前的位置；

步骤508、如果要插入的前缀应该插入到第二层，则执行步骤509，否则执行步骤511；

步骤509、判断被插入前缀在第二层是否存在超集P2，如果存在，则执行步骤510，如果不存在，则执行步骤511；

步骤510、将前缀P2插入到其它层；

步骤511、在相应的前缀层插入目标前缀；

步骤512、记录前缀数量和位置的变化；

步骤513、结束此次前缀插入操作；

所述删除方法包括以下步骤：

步骤601、开始删除过程，准备好被删除的前缀；

步骤602、判断被删除前缀是否位于第一层，如果被删除前缀位于第一层，则执行步骤603，否则执行步骤609；

步骤603、判断被删除前缀在第二层中是否有超集P2，如果超集P2存在，则执行步骤604，如果超集P2不存在，则执行步骤613；

步骤604、判断前缀P2在第一层前缀中有无与被删除前缀不同的子集，如果子集存在，则执行步骤613，如果不存在子集，则执行步骤605；

步骤605、将前缀P2移动到被删除的前缀的位置处；

步骤606、判断前缀P2在其它层前缀中是否有超集P3，如果超集P3存在，则执行步骤607，如果超集P3不存在，则执行步骤613；

步骤607、判断前缀P3在第二层前缀中是否存在与前缀P2不同的子集，如果存在，则执行步骤613，如果不存在，则执行步骤608；

步骤608、将前缀P3移动到前缀P2的位置；

步骤609、判断被删除前缀是否位于第二层中，如果位于第二层前缀中，则执行步骤610，否则执行步骤613；

步骤610、判断被删除前缀在其他层中是否存在超集P3，如果存在，则执行步骤611，如果不存在，则执行步骤613；

步骤611、判断前缀P3在第二层前缀中有无与被删除前缀不同的子集前缀，如果该子集存在，则执行步骤613，如果不存在，则执行步骤612；

步骤612、将前缀P3移动到被删除前缀的位置处；

步骤613、删除目标前缀；

步骤614、记录前缀位置和数量的变化；

步骤615、结束此次删除操作。