一种支持TCAM规则更新与压缩方法

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基金项目：国家科技支撑计划资助项目(2012BAH09B02)；长沙市重点科技计划资助项目(K1204006111)

作者简介：蔡立军(1964-)，男，湖南常德人，湖南大学教授，博士

通讯联系人，Email：chipeng@189.cn

摘要：提出了一种TCAM空间划分和规则压缩相结合的方法，使得OpenFlow网络在支持实时更新的同时能采用小容量的TCAM芯片来存储网络中的规则.所提方法将TCAM芯片空间划分为实时更新区和压缩存储区，实时更新区处在TCAM芯片的前部，用于存放中央控制器发送过来的实时更新规则.后台服务器以一定的时间周期将TCAM芯片中的实时更新区的规则以及压缩存储区中的规则进行压缩，并将压缩后的规则存入TCAM的压缩区，保持实时更新区具有空间接收实时更新规则.分析了区间划分的比率问题，并利用ClassBench工具产生原始规则集进行了仿真实验，实验结果验证了本文方法的有效性.

关键词：网络协议；OpenFlow；TCAM；规则压缩；实时更新；空间划分

中图分类号：TP393.2 文献标识码：A

A New Method for Rule Realtime

Updates and Compression in TCAM

CAI Lijun1，2，LI Du2，CHI Peng1，LI Rui2

(1.National Supercomputing Center in Changsha， Changsha，Hunan410082， China；

2.College of Computer Science and Electronic Engineering，Hunan Univ，Changsha，Hunan410082， China)

Abstract：This paper presented an approach which combines space division and rules compression in an effort to allow the realtime updates and TCAM chips storage happening at the same time. In the approach， the TCAM chip was divided into two partitions， a realtime update area and a compression storage area. The former was assigned in the front of the chip for storing realtime updating rules sent by the controller， and the latter had the function of compressing and storing rules generated by the server within certain time period. We made a comprehensive analysis of the space division ratio and conducted simulation experiments on the rules generated by the ClassBench tool. The experiment results have demonstrated the effectiveness of the approach.

Key words：network protocols； OpenFlow；ternary content addressable memory(TCAM)； rules compression；realtime update；space division

OpenFlow[1]是一种新型网络交换模型，主要由OpenFlow交换机、FlowVisor和Controller三部分组成.OpenFlow交换机进行数据层的转发，FlowVisor对网络进行虚拟化，Controller对网络进行集中控制，实现控制层的功能.OpenFlow技术采用集中式的控制方法，由一个或多个包含整个网络拓扑的中心控制器通过一个开放的协议对不同交换机和路由器中的流表直接进行编程，从而实现对网络中数据流的控制.

为了实现数据包的高速转发，采用TCAM[2]芯片来存储与匹配路由规则已经成为OpenFlow网络中事实上的工业标准.TCAM是一种三态内容寻址存储器，查询时采用全