스마트 분배기를 이용한 효율적인 병렬 IP 주소 검색 구조

Abstract

인터넷에서 초고속 서비스의 제공을 위해서, 라우터는 신속하게 IP 주소 검색을 수행해야 한다. 본 논문에서는 4 단계의 파이프라인으로 구성된 하이브리드 방식의 병렬 IP 주소 검색 구조를 제안한다. 단계 2의 다중 SRAM과 단계 3의 분할 TCAM을 사용하여 저렴한 비용으로 병렬화를 이루고, 파이프라이닝을 통해 처리율을 향상시켰다. 단계 1에서 스마트 분배기는 선행된 IP 주소와 동일한 주소를 다음 단계로 진입시키지 않고 선행의 검색 결과를 그대로 활용하게 한다. 이에 따라, 캐싱 효과에 의해 검색 처리율을 더욱 향상시키고, 단계 3인 TCAM bank로의 접근 충돌도 완화시킬 수 있다. 마지막 단계의 재정렬 버퍼는 처리된 IP 주소 순서를 입력 순서에 맞도록 재조정하는 기능을 수행한다. 또한, 실제 사용되는 라우팅 테이블과 Zipf 법칙에 따라 생성된 트래픽 분포를 사용하여, 병렬 파이프라인 IP 검색 구조의 성능을 기존의 하이브리드 구조와 비교하여 평가한다. Routers should perform fast IP address lookup for Internet to provide high-speed service. In this paper, we present a hybrid parallel IP address lookup structure composed of four-stage pipeline. It achieves parallelism at low cost by using multiple SRAMs in stage 2 and partitioned TCAMs in stage 3, and improves the performance through pipelining. The smart distributor in stage 1 does not transfer any IP address identical to previous one toward the next stage, but only uses the result of the previous lookup. So it improves throughput of lookup by caching effects, and decreases the access conflict to TCAM bank in stage 3 as well. In the last stage, the reorder buffer rearranges the completed IP addresses according to the input order. We evaluate the performance of our parallel pipelined IP lookup structure comparing with previous hybrid structure, using the real routing table and traffic distributions generated by Zipf's law.