交換技術基于CAM的路由查找算法

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1.基于CAM的路由查找算法
1）CAM及TCAM路由查找原理
目前路由查找使用最多的硬件實現(xiàn)方法是使用內容尋址存儲器（ContentAddressableMemory,CAM)來進行快速路由查找，CAM能夠在一個硬件時鐘周期內完成關鍵字的精確匹配查找。常用的隨機存儲器（RAM)通過輸人地址來返回該地址處所對應的表項信息，但是CAM的訪問方式不同，因為一個CAM表項包含兩部分：査找域（Seareh-Field)和返回域（Retum-Field)。查找域是和查找內容相匹配的部分（一般含有已知的目的地址）；返回域含有相關信息或一個索引。這樣，CAM就會將輸人分組關鍵字與CAM中的所有表項同時進行匹配比較，最后返回匹配表項返回域所包含的信息。
CAM的主要操作有3種：在空閑位置寫人新表項；査找四配表項；讀取匹配表項包含的相關信息。
如果相關信息童很小，可以直接存儲在CAM表項返回域中。這種直接訪問速度快，復雜度低，但是因為成本因素，CAM表項不能太大，所以相關信息量必須盡量小。當相關信息量很大時，CAM表項不能直接存儲，而是存儲一個索引號，可以直接訪問該索引號，用來讀取索引號所指示的RAM表項中的信息。這種間接訪問比直接訪問速度慢，復雜度髙，但是對相關信息量沒有限制。
傳統(tǒng)CAM只能執(zhí)行精確匹配，一般不適用于IP路由表。如果要使用CAM來進行最長前綴匹配路由查找，可以讓每一類可能的地址前綴長度使用一個CAM,每個CAM保存對應長度的所有前綴的集合。對于IPv4來說，則一共需要使用32個CAM。這種方法有一個明顯缺點，即在對地址前綴長度具體分布沒有準確了解之前，為了保證能夠存儲"個前綴的表項，每個CAM都需要有W個表項的空間，因此，CAM存儲空間的利用率較低。

為了克服上述方法的缺點，提出了另一種CAM實現(xiàn)機制TCAM(TernaryCAM)0TCAM-242-與傳統(tǒng)CAM的區(qū)別是，后者表項的各個比特位只能是0或1，而前者的則有三個狀態(tài)：0，1或X。X是一種無關態(tài)，可以是“0”或“1”，它由局部掩碼來實現(xiàn)，而且可以表示可變長前綴。TCAM中前綴表示如圖7-46所示，當局部掩碼的某位為“0”時，則對應的前綴位為無關位，如前5位為“11111”或“11110”的關鍵字將匹配圖7-46中的第0項（項0)。TCAM的另外一個非常有用的特點是不要求掩碼中的“1”和“0”連續(xù)，如圖7-46中的第n-m,其中前綴的第2位因為局部掩碼為0而表示為無關位，則前3位為“110”和“100”的關鍵字都可以匹配第1項?？梢岳么诵再|對路由表進行壓縮，減少對TCAM的占用。

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