• 대한산업공학회지
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• 제27권4호
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• pp.406-412
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• 2001

IP address lookup is to determine the next hop destination of an incoming packet in the router. The address lookup is a major bottleneck in high performance router due to the increased routing table sizes, increased traffic, higher speed links, and the migration to 128 bits IPv6 addresses. IP lookup time is dependent on data structure of lookup table and search scheme. In this paper, we propose a new approach to build a lookup table that satisfies the memory constraint. The design of lookup table is formulated as an optimization problem. The objective is to minimize average depth from the root node for lookup. We assume that the frequencies with which prefixes are accessed are known and the data structure is level compressed trie with branching factor $\kappa$ at the root and binary at all other nodes. Thus, the problem is to determine the branching factor k at the root node such that the average depth is minimized. A heuristic procedure is proposed to solve the problem. Experimental results show that the lookup table based on the proposed heuristic has better average and the worst-case depth for lookup.

• 전기학회논문지
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• 제65권12호
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• pp.2061-2068
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• 2016

A Bloom filter is a space-efficient data structure popularly applied in many network algorithms. This paper proposes a vectored Bloom filter to provide a high-speed Internet protocol (IP) address lookup. While each hash index for a Bloom filter indicates one bit, which is used to identify the membership of the input, each index of the proposed vectored Bloom filter indicates a vector which is used to represent the membership and the output port for the input. Hence the proposed Bloom filter can complete the IP address lookup without accessing an off-chip hash table for most cases. Simulation results show that with a reasonable sized Bloom filter that can be stored using an on-chip memory, an IP address lookup can be performed with less than 0.0003 off-chip accesses on average in our proposed architecture.

• 한국통신학회논문지
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• 제28권4B호
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• pp.298-305
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• 2003

본 논문에서는 ATM 기반 레이블 에지 라우터의 IP 패킷 포워딩 엔진을 위한 고성능 룩업 제어기를 제안하였다. 제안한 룩업 제어기는 IP 패킷에 대한 Best Effort 서비스 뿐만 아니라 MPLS(Multiprotocol Label Switching), VPN(Virtual Private Network), ELL(Emulated Leased Line), RT(Real Time) 서비스 등의 차별화된 서비스들을 제공할 수 있도록 설계하였다. 고속의 IP 주소 검색을 위하여 소프트웨어 기반의 알고리즘 방식을 사용하지 않고 TCAM(Ternary Content Addressable Memory) 기반의 하드웨어 방식을 적용하였으며, IP 패킷 헤더 처리 및 룩업 제어 기능을 고속으로 수행하기 위하여 룩업 제어 기능을 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현하였다. 룩업 제어기는 사용자의 차별화된 다양한 요구를 수용할 수 있으며, 성능 향상을 위하여 파이프라인 기법으로 처리되도록 설계하였다. 또한 패킷 헤더의 여러 영역을 조합한 비교키에 대한 룩업 기능을 수행하기 위하여 2단계 검색 메카니즘을 가지며, 시뮬레이션을 통하여 제안한 룩업 제어기는 약 16Mpps의 성능을 보였다.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제32권3호
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• pp.427-432
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• 2005

링크기술이 발달하면서 인터넷 라우터로 들어오는 패킷의 수가 급격히 증가하고 있으며, 이로 인하여 입력 패킷을 실시간으로 처리하는 일은 점점 더 어려운 작업이 되어가고 있다. If 어드레스 검색은 라우터의 패킷 처리 기능 중 가장 필수적인 기능 중의 하나로서, 효율적인 IP 어드레스 검색을 위한 알고리즘과 구조에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 작은 크기의 메모리를 사용하면서도 검색 속도를 빠르게 향상시킨 IP 어드레스 검색 구조를 제안한다. 제안하는 방법은 한번의 메모리 접근으로 여러 프리픽스를 동시에 비교하는 멀티웨이 트리에 기반을 두고 있는 구조로서, 약 4만개의 프리픽스를 저장하기 위해 280KByte 크기의 SRAM을 사용하근 평균 5.9번의 메모리 접근으로 IP 어드레스를 검색하는 구조이다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.44-51
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• 2013

인터넷에서 초고속 서비스의 제공을 위해서, 라우터는 신속하게 IP 주소 검색을 수행해야 한다. 본 논문에서는 4 단계의 파이프라인으로 구성된 하이브리드 방식의 병렬 IP 주소 검색 구조를 제안한다. 단계 2의 다중 SRAM과 단계 3의 분할 TCAM을 사용하여 저렴한 비용으로 병렬화를 이루고, 파이프라이닝을 통해 처리율을 향상시켰다. 단계 1에서 스마트 분배기는 선행된 IP 주소와 동일한 주소를 다음 단계로 진입시키지 않고 선행의 검색 결과를 그대로 활용하게 한다. 이에 따라, 캐싱 효과에 의해 검색 처리율을 더욱 향상시키고, 단계 3인 TCAM bank로의 접근 충돌도 완화시킬 수 있다. 마지막 단계의 재정렬 버퍼는 처리된 IP 주소 순서를 입력 순서에 맞도록 재조정하는 기능을 수행한다. 또한, 실제 사용되는 라우팅 테이블과 Zipf 법칙에 따라 생성된 트래픽 분포를 사용하여, 병렬 파이프라인 IP 검색 구조의 성능을 기존의 하이브리드 구조와 비교하여 평가한다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제43권5호
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• pp.137-146
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• 2006

IP 주소 검색 구조는 라우터 시스템에서 고속 네트워크 기술의 중요한 이슈가 되고 있으며 패킷 전달의 성능을 좌우하는 주요한 문제 요소로 지적되고 있다. 본 논문에서는 복수 해슁의 적응적인 적용과 프리픽스 그룹화를 이용하여 효율적인 고속 IP 주소 검색 구조를 제안한다. 여러 라우팅 데이터의 엔트리 분포를 분석하여 프리픽스를 그룹화하고 그룹별로 적용되는 해쉬함수의 개수를 적응적으로 적용하여 해슁에 의한 충돌(collision)을 줄일 수 있었으며 이를 통해 테이블의 수를 최적화하고 메모리 효율을 높일 수 있었다. 또한 제안하는 구조는 단 한 번의 메모리 접근만으로 포워딩 테이블의 구성 및 검색 과정을 수행할 수 있는 고속 구조이다.

• 한국통신학회논문지
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• 제28권7B호
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• pp.647-659
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• 2003

고속 라우터의 인터넷 패킷 처리에서 가장 많은 시간이 걸리는 부분이 IP 패킷 주소 룩업 중 LPM 탐색이다. 기존의 CAM을 이용한 LPM 탐색에서 LPM 탐색율이 높으면서 동시에 복잡도도 높지 않은 방식은 룩업 테이블의 갱신시간이 0(n)으로 오래 걸렸다. 본 논문에서 설계한 파이프라인 룩업 테이블은 고속 LPM 탐색을 위한 구조로서 갱신시간이 0(1)으로 짧으면서도, LPM 탐색율이 높고, 복잡도도 높지 않은 새로운 방식의 파이프라인 구조로, 1bit RAM 셀을 이용한 CAM 배열 구조로 설계하였다. 룩업 테이블은 3단계의 파이프라인으로 구성된다. 단계1 및 단계2의 키 필드 분할 수 및 매칭점의 분포에 따라 파이프라인의 성능이 좌우되며, LPM 탐색율이 달라질 수 있다 설계방식은 RTL에서 하드웨어 기술 언어를 이용해서 수행되었고, 0.35$\mu\textrm{m}$ CMOS 표준 셀 라이브러리를 이용해서 게이트 수준에서 기능을 검증하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2001년도 하계종합학술대회 논문집(1)
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• pp.269-272
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• 2001

Since Multi-way Search Tree reduces the number of the memory access by increasing the branch factor, it is considered a method to archive the high-speed IP address lookup. Using the combination of initial 16 bit may and Multi-way Search Tree, it also reduces the search time of If address lookup. Multi-way Search Tree consists of K keys and K＋1 key pointers. This paper shows how the E update of Multi-way Search Tree which consists of the one pointer within a node can be performed. Using the one pointer within a node, it increases the number of keys within a node and reduces the search time of IP lookup. We also describes IP updating methods such as modification, Insertion and Deletion of address entries. Our update scheme performs better than the method which rebuilds the entire IP routing table when IP update processes.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권12B호
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• pp.1103-1111
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• 2008

라우터는 입력되는 패킷을 인터넷 주소 검색을 통하여 패킷의 목적지로 향하는 포트로 포워딩하는 역할을 하는데, 입력되는 속도와 같은 속도로 패킷을 포워딩하기 위해서는 매우 빠른 검색을 제공할 필요가 있다. 본 논문에서는 이진 검색을 이용한 IP 주소 검색구조에 대해 연구하였다. 대부분의 이진 검색 알고리즘들은 균형 이진 검색을 진행하지 않아 과도한 메모리 접근을 야기함으로써 검색속도가 느린 단점이 있다. 한편 영역분할을 이용한 이진 검색 알고리즘은 매우 빠른 검색 성능을 보이지만, 메모리 요구량이 크다는 단점이 있다. 본 논문에서는 영역분할 이진 검색에서 불필요한 엔트리와 항목을 삭제함으로써 라우팅 테이블의 크기를 최적화하여 메모리 요구량을 감소시키는 방법에 대하여 연구하였다. 이러한 최적화를 통하여 프리픽스의 개수와 비슷하거나 적은 수의 엔트리를 갖는 영역분할 이진 검색 라우팅 테이블을 구성할 수 있음을 보였다. 실제 사용되는 다양한 크기의 라우팅 테이블을 이용하여 영역분할 이진 검색의 원래 구조와 최적화된 구조의 검색 성능을 비교하였으며, 다른 여러가지 이진 검색 알고리즘과의 성능을 비교하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제26권11C호
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• pp.43-50
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• 2001

IP 라우팅에서는 가장 긴 프리픽스가 일치 (longest prefix matching)되는 목적지 IP 주소를 사용한다. 따라서 고속 If 라우팅을 위하여 IP 주소 검색이 고속으로 수행되어야 한다. 본 논문에서는 소프트웨어 기반의 유연한 IP주소 검색을 효과적으로 수행하는 LC-트라이 알고리즘을 개선한 다중 LC-프라이 기법을 제안한다. 메모리 검색 회수를 줄이기 위하여 검색되는 IP 주소의 분포 패턴을 분석하여 자주 접근되는 IP 주소의 집합으로 별도의 LC-트라이를 구성함으로써 기존의 단일 LC-트라이 기법에 비하여 빠른 검색 결과를 실험을 통해 확인한다.