• 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.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.49-56
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• 2016

Increasing Internet traffic and forwarding table size need high performance IP address lookup engine which is a crucial function of routers. For finding the longest matching prefix, trie-based or its variant schemes have been widely researched in software-based IP lookup. As a software router, we enhance the IP address lookup engine using GPU which is a device widely used in high performance applications. We propose a data structure for multibit trie to exploit GPU hardware efficiently. Also, we devise a novel scheme that the root subtrie is loaded on Shared Memory which is specialized for fast access in GPU. Since the root subtrie is accessed on every IP address lookup, its fast access improves the lookup performance. By means of the performance evaluation, our implemented GPU-based lookup engine shows 17~23 times better performance than CPU-based engine. Also, the fast access technique for the root subtrie gives 10% more improvement.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제28권2호
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• pp.262-276
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• 2001

최근들어 특별한 하드웨어나 새 프로토콜의 도움없이 고속 라우터의 포워딩 검색을 지원하는 포워딩 테이블에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 소프트웨어를 기반으로 일반적인 펜티엄 프로세서에서 기가비트급 포워딩 검색을 지원할 수 있는 새포워딩 테이블 자료구조를 제시한다. 포워딩 검색은 테이블의 크기에 비례해서 복잡도가 증가하는 라우터 성능의 병목지점으로 알려져 있다. 기존의 소프트웨어를 기반으로 하는 포워딩 검색 연구들은 포워딩 테이블 자료구조로 패트리샤 트라이와 그 변형을 이용하거나 프리픽스 길이를 키로 해서 함수를 구성하는 방법등을 사용하여 왔다. 본 논문에서 제안된 포워딩 테이블 자료구조는 라우팅 테이블의 프리픽스를 완전이진 트라이로 구성한후 트라이의 구조와 각 노드별로 링크 되어있는 라우팅 테이블 포인터 정보를 비트열로 표현하여 포워딩테이블을 구성한다. 트라이의 구조와 라우팅 프리픽스 포인터 정보는 배열이나 링크드-리스트로 표현하면 대량의 저장공간을 필요로하지만 제안된 자료구조에서는 각 정보가 하나의 비트로 표현되므로 작은 저장공간으로 충분하며 또한 트라이를 중간 레벨에서부터 검색할 수 있는 방법을 라우팅 테이블을 펜티엄 프로세서의 L2 캐쉬에 저장할 수 있는 작은 크기로 압축하고 검색경로를 단축함으로써 일반적인 펜티엄 프로세서를 이용하여 고속의 포워딩 엔진을 구현할 수 있음을 보여준다. 제안된 방법의 성능을 평가하기 위해서 실제 라우팅 테이블을 대상으로 실험한 결과 초당 5.7백만 번의 라우팅검색성능을 기록하였다.

• 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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• 제30권8B호
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• pp.541-548
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• 2005

인터넷에서의 통신량이 증가함에 따라서 라우터의 고속 패킷 처리가 요구되며 IP 주소검색 이 라우터의 성능에 커다란 영향을 미친다. 인덱스 방식의 테이블을 사용하는 이전의 하드웨어 기반 IP 주소 검색 방법은 라우팅 프리픽스의 희소 분포로 인해서 메모리를 효율적으로 사용하지 못하여 메모리 요구량을 줄이는 데에 한계가 있다. 본 논문에서는 이전 방식보다 적은 양의 메모리를 가지고도 같은 IP주소 검색 속도를 제공하는 집합연관 IP 주소 검색 방식을 제안한다. 제안된 방식은 NHA 엔트리에 프리픽스와 다음경로 정보를 함께 저장하며 목적지 IP 주소를 연관 집합의 8개의 엔트리와 동시에 비교하여 일치하는 프리픽스를 찾도록 한다. 제안된 방식의 메모리 요구량은 Lin의 방식에 비해서 반 이하로 감소하여 효율적인 하드웨어 기반 If 주소 검색방식임을 입증하였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제3권4호
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• pp.374-382
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• 2001

Nowadays, the commonly used table lookup scheme for IP routing is based on the sc-called classless interdomain routing (CIDR). With CIDR, routers must find out the best matching prefix (BMP) for IP packets forwarding, this complicates the IP lookup. Currently, this process is mainly performed in software and several schemes hale been proposed for hardware implementation. Since the IP lookup performance is a major design issue for the new generation routers, in this article we investigate the properties of the routing table and present a new approach for IP lookups, our approach is not based Gn BMP and significantly reduces the complexity, thus the computation cast of existing schemes can be significantly reduced. We also propose an efficient IP lookup algorithm, with which we improve the binary search on prefixes to 30 millions of packets per second (MPPS) and 5,000 route updates/s under the same experiment setup with an even larger routing table.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2006년도 하계종합학술대회
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• pp.3-4
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• 2006

Fast IP address lookup in routers is essential to achieve packet forwarding in wire-speed. The longest prefix matching for IP address lookup is more complex than exact matching because of its dual dimensions, length and value. By thoroughly studying the current proposals for IP address lookup, we find out that the binary search could be a low-cost solution while providing high performance. Most of the existing binary search algorithms based on trie have simple data structures which can be easily implemented, but they have some problems because of empty internal nodes. The proposed algorithm is based on trie structure, but empty internal nodes are replaced by priority prefixes. The best-matching-prefix search in the proposed algorithm is more efficiently performed since search can be finished earlier when input is matched with a priority prefix. The performance evaluation results show that the constructed priority-trie has very good performance in the lookup speed and the scalability.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제37권1호
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• pp.88-97
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• 2000

초고속이면서 소요 메모리의 크기를 극소화한 IP 라우터용 Lookup 알고리즘을 제안하고 성능을 분석하였다. 메모리 크기가 작으므로 고속/고가의 SRAM(10ns)을 사용할 수 있고, 구조가 간단하여 하드웨어로 구현 가능하였다. 본 장치는 1${\sim}$3회의 메모리 접근을 통해 Lookup이 가능하고, IPMA 사이트에서 구한 40,000개의 라우팅 정보를 이용하여 시뮬레이션한 결과 대략 ${\sim}$316KB의 포워딩 테이블용 메모리만이 소요된다. 이때 압축을 수행하는 옵셋 임계치는 8이다. ALTERA EPM7256시리즈에 100MHz 클럭을 이용하여 모사시험한 결과 10ns 접근속도를 가진 SRAM 기준으로 2회의 메모리 접근만으로 Lookup하는 경우 45ns의 접근시간이 소요되며, 3회의 메모리 접근이 필요한 경우는 ${\sim}$177ns의 접근시간이 소요된다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2004년도 하계종합학술대회 논문집(1)
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• pp.175-178
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• 2004

This paper describes a new IP address lookup algorithm using a binary search on multiple balanced trees stored in one memory. The proposed scheme has 3 different tables; a range table, a main table, and multiple sub-tables. The range table includes $2^8$ entries of 22 bits wide. Each of the main table and sub-table entries is composed of fields for a prefix, a prefix length, the number of sub-table entries, a sub-table pointer, and a forwarding RAM pointer. Binary searches are performed in the main table and the multiple sub-tables in sequence. Address lookups in our proposed scheme are achieved by memory access times of 11 in average, 1 in minimum, and 24 in maximum using 267 Kbytes of memory for 38.000 prefixes. Hence the forwarding table of the proposed scheme is stored into L2 cache, and the address lookup algorithm is implemented in software running on general purpose processor. Since the proposed scheme only depends on the number of prefixes not the length of prefixes, it is easily scaled to IPv6.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권4호
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• pp.1922-1940
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• 2019

IP address lookup is a function to determine nexthop for a given destination IP address. It takes an important role in modern routers because of its computation time and increasing Internet traffic. TCAM-based IP lookup approaches can exploit the capability of parallel searching but have a limitation of its size due to latency, power consumption, updatability, and cost. On the other hand, multibit trie-based approaches use SRAM which has relatively low power consumption and cost. They reduce the number of memory accesses required for each lookup, but it still needs several accesses. Moreover, the memory efficiency and updatability are proportional to the number of memory accesses. In this paper, we propose a novel architecture using an Indexed Multibit Trie (IMT) which is based on combined TCAM and SRAM. In the proposed architecture, each lookup takes at most two memory accesses. We present how the IMT is constructed so as to be memory-efficient and fast updatable. Experiment results with real-world forwarding tables show that our scheme achieves good memory efficiency as well as fast updatability.