A Design of the IP Lookup Architecture for High-Speed Internet Router

LPM(Longest Prefix Matching)searching in If address lookup is a major bottleneck of IP packet processing in the high speed router. In the conventional lookup table for the LPM searching in CAM(Content Addressable Memory) the complexity of fast update take 0(1). In this paper, we designed pipeline architecture for fast update of 0(1) cycle of lookup table and high throughput and low area complexity on LPM searching. Lookup-table architecture was designed by CAM(Content Addressable Memory)away that uses 1bit RAM(Random Access Memory)cell. It has three pipeline stages. Its LPM searching rate is affected by both the number of key field blocks in stage 1 and stage 2, and distribution of matching Point. The RTL(Register Transistor Level) design is carried out using Verilog-HDL. The functional verification is thoroughly done at the gate level using 0.35${\mu}{\textrm}{m}$ CMOS SEC standard cell library.

고속의 인터넷 라우터를 위한 IP 룩업구조 설계

고속 라우터의 인터넷 패킷 처리에서 가장 많은 시간이 걸리는 부분이 IP 패킷 주소 룩업 중 LPM 탐색이다. 기존의 CAM을 이용한 LPM 탐색에서 LPM 탐색율이 높으면서 동시에 복잡도도 높지 않은 방식은 룩업 테이블의 갱신시간이 0(n)으로 오래 걸렸다. 본 논문에서 설계한 파이프라인 룩업 테이블은 고속 LPM 탐색을 위한 구조로서 갱신시간이 0(1)으로 짧으면서도, LPM 탐색율이 높고, 복잡도도 높지 않은 새로운 방식의 파이프라인 구조로, 1bit RAM 셀을 이용한 CAM 배열 구조로 설계하였다. 룩업 테이블은 3단계의 파이프라인으로 구성된다. 단계1 및 단계2의 키 필드 분할 수 및 매칭점의 분포에 따라 파이프라인의 성능이 좌우되며, LPM 탐색율이 달라질 수 있다 설계방식은 RTL에서 하드웨어 기술 언어를 이용해서 수행되었고, 0.35$\mu\textrm{m}$ CMOS 표준 셀 라이브러리를 이용해서 게이트 수준에서 기능을 검증하였다.