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摘 要：该文基于布鲁姆过滤器算法和三态内容寻址存储器(Ternary Content Addressable Memory, TCAM)技术
3 v$ f- b. I. M提出一种高效范围匹配方法，解决了目前 TCAM 范围匹配方案存在的存储利用率低、功耗大的问题。设计基于最/ E J3 d b6 y0 `# a, X2 c/ \
长共同前缀的分段匹配算法(Segmented Match on Longest Common Prefix, SMLCP)将范围匹配拆分为前缀匹配
" V6 N( t! n' g; H+ k和特征区间比对两步，TCAM 空间利用率达到 100%。根据 SMLCP 算法设计了 BF-TCAM 模型，使用布鲁姆过
" G8 N% b% ^4 x0 C0 o+ ]. {滤器对关键字过滤，屏蔽无关项参与比较，大幅降低功耗。使用流水线缩短关键路径长度，使查找操作在一个时钟, E) a4 w7 G; e' \2 @& y/ I
周期内完成。研究结果表明，所提方法实现了零范围扩张，工作功耗较传统 TCAM 降低 50%以上。) b0 F. U& x! w0 D j
关键词：范围匹配；布鲁姆过滤器；三态内容寻址存储器；零范围扩张；低功耗
1 w; M: j0 E' F& x' X8 C1 引言% _; A a! ~, d$ h
范围匹配广泛应用于网络 3 到 4 层的报文分类，8 `. J4 a5 l) l: i
根据源端口和目的端口字段匹配端口范围，实现访
5 A/ d2 f! }, G; a问控制、安全过滤、带宽控制等功能[1,2]。在存储保
% L& d9 U% w7 J& ~护方面也有较多应用，比如审查进程发起的访存操
. X0 q: r6 a8 E: l作地址是否匹配其权限内的存储空间实现安全访问( W, s- O9 ?7 Y& f) V& _
控制[3,4]。这些实时应用对查找性能要求很高，高速* n. w# y; F# H) j& J
的范围匹配是实现实时应用的技术支撑。
* V2 }$ G. _+ p7 d6 l& |* J% @目前业界普遍使用三态内容寻址存储器
+ d: n V, S1 q8 L1 }(Ternary Content Addressable Memory, TCAM)实8 ]/ _) N* i# A5 L2 z* k
现高速查找表。TCAM 突出的问题在于它不适用于* B$ O1 ` M2 z4 X P
范围匹配，只能实现精确匹配和前缀匹配。比如' d. B5 { v" ]# B7 j6 c6 ?- y3 C
9 L- s3 M; r- Y
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" a7 L5 q4 a6 W3 J: j. t
. ?* d" f, r" [" B3 A
附件下载：, L- _4 Y H4 D' K* Q1 u; W
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发表于 2021-4-7 15:14
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