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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! m$ b$ k. B1 o/ t) _$ D
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( C' z: |$ E% J$ e; T
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6 \8 _) [# t" e; W8 \2 p# ?& c% ?! u
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
+ I" p9 F0 G# P* z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: j1 H" G5 U7 W1 G4 i" P
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。
2 O/ v) s$ F+ N2 X4 D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
: e4 q- x$ W _1 引言0 s- G. T$ L5 J2 F4 w4 F
范围匹配广泛应用于网络 3 到 4 层的报文分类，9 R/ Y8 H) x" C
根据源端口和目的端口字段匹配端口范围，实现访* W8 L# l! P+ T, ^" a3 ~% ~
问控制、安全过滤、带宽控制等功能[1,2]。在存储保
0 I7 n+ E! e l, U) R护方面也有较多应用，比如审查进程发起的访存操6 T; k8 t4 F0 g$ C
作地址是否匹配其权限内的存储空间实现安全访问
- j! ^% Z' X r9 x6 S控制[3,4]。这些实时应用对查找性能要求很高，高速
" [1 `1 v4 ^& _! P2 L% e的范围匹配是实现实时应用的技术支撑。
0 h6 @# u. Q% k9 a! n: o: F" ~+ j目前业界普遍使用三态内容寻址存储器5 N: u& w9 Z7 a
(Ternary Content Addressable Memory, TCAM)实9 r9 c1 b0 T* u! F
现高速查找表。TCAM 突出的问题在于它不适用于2 w. f' d1 ~- x& E
范围匹配，只能实现精确匹配和前缀匹配。比如# Y7 u& ]3 f7 P, w+ n
5 }# R. H* d! V5 F p% a' [5 Z* E1 t) G( z: | }8 V
+ t# Y! E7 B9 O+ \2 W. ]1 T
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附件下载：( p3 p5 r: L1 h# S: w, ?* M0 Q
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发表于 2021-4-7 15:14
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