路由原理与技术第8章路由查询课件.pptxVIP

第一部分 概述 1 v链路速度 v路由器的吞吐量 v包转发速率 v对路由变化的快速适应性 影响IP网络性能的关键因素 2 v采用光纤等技术提高链路速度 v在路由器中采用大容量的交换结构以提高吞 吐量 v采用高效的路由查询算法和硬件路由查询方 案提高包转发速率(路由查询) v优化各种动态路由协议 解决方案 3 路由查询定义 v 设分组的目的地址为D，包含长度为W的比特数。 v设路由前缀为P，包含的比特数为0~W ，L(P)表示前缀长度。 v地址D匹配前缀P的含义：地址D的前L(P)位比特值与前缀P完 全相同。 v给定一个路由前缀集合PA ，集合含有N个路由前缀，到达分组 的目的地址为D，路由的最长前缀匹配查找定义为：在前缀集 合PA 中有哪些信誉好的足球投注网站到的前缀Pm满足： A目的地址D匹配前缀Pm； A在集合PA 中不存在其他的前缀P，满足D匹配P，且 L(P)L(Pm) 4 v为什么是最长前缀匹配而不是精确匹配 ACIDR等机制的引入： IP地址是无类别的，从IP地址不能 判断出其网络前缀长度； IPv6单播地址也是无类别的。 A最长前缀匹配给路由查询带来很大的困难，因为不仅要 考虑前缀的值，还要考虑前缀的长度。 A传统的关键字查找算法不能直接用于路由查询。 AW. Doeringer, G. Karjoth, and M. Nassehi, “Routing on longest matching prefixes,” IEEE/ACM Trans. Networking, vol. 4, pp. 86–97, Feb. 1996. 5 路由查询算法分类 v按照采用的数据结构和实现方式，大致可以分为： A基于检索树(Trie)查找 A基于硬件TCAM查找 A分段查找 A哈希表查找 ACache命中查找等。 v按照路由查询的依据，可以分为： A基于路由前缀值的查找 A基于路由前缀长度的查找 6 v时间复杂度(查找速度) v空间复杂度(占用的存储空间) v更新复杂度(增加、删除、变更路由表条目时， 路由表的更新速度) v可扩展性 v注意，上述复杂度一般是指最坏情况下的复杂度。 路由查询算法评价标准 7 第二部分 各种路由查询算法 8 路由前缀值的线性查找 v所有路由前缀按照线性链表的方式组织。 v查询时要遍历路由表中的所有表项，并记录查询过 程中匹配的最长路由前缀项，一直到最后一项为止。 v时间复杂度O(N)，空间复杂度O(N)，插入/删除路 由前缀条目的复杂度为O(1)。 v如果使用有序链表，即把路由前缀按照长度大小排 列，可以提高路由查询的平均速度，但更新复杂度 上升。此时，时间复杂度O(N)，空间复杂度O(N)， 插入/删除路由前缀条目的复杂度为O(N)。 9 v路由前缀按照二叉树的结构来组织。 v树中的每个节点含有路由前缀的1比特信息，并根据 下一个比特生成两个子节点。 v在树的非空节点处，存放该节点对应的下一跳信息。 v在进行最长前缀匹配时，首先根据路由前缀的比特 信息遍历二叉树，达到最终匹配的叶子节点处，最 基本的二叉检索树(Trie) 后读出存储在叶子节点中的下一跳路由信息。 10 基本二叉检索树的一个例子 11 v在查找的过程中，有可能出现多个前缀匹配的情况，如上图 中的(A,C)和(B,D,E)，这时要选择最长的前缀。 v在查找时要记录当前最匹配的路由前缀，一直到叶子节点或 者节点没有合适的分支为止。例如，对于地址111*，按照上 图的例子，当查到B时，由于是匹配的，所以就记录下相应 的信息，继续向下查询，没有更匹配的路由前缀，所以此时 B就是最长匹配的路由前缀。 v这种查找实际上是地址前缀长度空间的线性查找。因为是按 照单个比特的顺序来查询的。 12 v很显然，使用基本的二叉检索树进行路由查询时，时间复杂 度与树的深度(在这种算法中就等于路由前缀的最大长度) 有关。如果最大可能的路由前缀长度为W，则最坏情况下的 查找时间复杂度为O(W)。 v最坏情况下的空间复杂度为O(N*W) 。 v更新复杂度为O(W)。更新时需要先进行查找，找到之后进 行相应的增删操作就可以了(包括中间节点和叶子节点两种 情况)。 v在IPv4中最多需要32次查找，在IPv6中最多需要128次查找。 13 路径压缩Trie v该算法是对基本二叉检索树的改进，最早起源于Patricia算法， 后来Sklower对Patricia算法做了改进，使之可以用于路由查询。 v其基本思想是去掉输出为1的中间节点，压缩叶子节点的路径， 将叶子节点提升到最近一级父节点的下一层。这样，每个中间 节点都有两个输出。 v由于有可能去掉了一些包含路由前缀的中间节点，所有某些节 点会有多个路由前缀。 v由于