• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제7권3호
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• pp.50-59
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• 2007

IP 주소 검색은 라우터에서 가장 중요하고 복잡한 기능중 하나이다. 본 논문에서는 고성능 라우터에서 IP 주소 검색의 성능을 향상시키기 위해 LC-trie를 개선하는 기법을 제안한다. TCAM(Ternary Content Addressable Memory)에서 테이블 압축을 위해 이용한 프리픽스 pruning 방법을 LC-trie에 효과적으로 적용한다. 이러한 기법은 메모리 참조 횟수를 감소시키고 검색의 속도를 높일 수 있다. 또한, 실제 사용되는 포워딩 테이블과 트래픽 분포를 사용하여 검색 시간과 메모리 참조 횟수 둥의 관점에서 개선된 기법의 성능을 기존의 LC-trie 기법과 비교 평가한다.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제5권5호
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• pp.331-336
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• 2016

Multi-bit tries have been proposed to improve the search performance of a binary trie by providing flexibility in stride values, which identify the number of bits examined at a time. However, constructing a variable-stride multi-bit trie is challenging since it is not easy to determine a proper stride value that satisfies the required performance at each node. The aim of this paper is to identify several desired characteristics of a trie for IP address lookup problems, and to propose a multi-stride decision trie that has these characteristics. Simulation results using actual routing sets with about 30,000 to 220,000 prefixes show that the proposed multi-stride decision trie has the desired characteristics and achieves IP address lookup using 33% to 47% of the 2-bit trie in the average number of node accesses, while requiring a smaller amount of memory.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.44-51
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• 2013

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.

• 대한산업공학회지
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• 제27권4호
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• pp.406-412
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• 2001

IP address lookup is to determine the next hop destination of an incoming packet in the router. The address lookup is a major bottleneck in high performance router due to the increased routing table sizes, increased traffic, higher speed links, and the migration to 128 bits IPv6 addresses. IP lookup time is dependent on data structure of lookup table and search scheme. In this paper, we propose a new approach to build a lookup table that satisfies the memory constraint. The design of lookup table is formulated as an optimization problem. The objective is to minimize average depth from the root node for lookup. We assume that the frequencies with which prefixes are accessed are known and the data structure is level compressed trie with branching factor $\kappa$ at the root and binary at all other nodes. Thus, the problem is to determine the branching factor k at the root node such that the average depth is minimized. A heuristic procedure is proposed to solve the problem. Experimental results show that the lookup table based on the proposed heuristic has better average and the worst-case depth for lookup.

• 한국통신학회논문지
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• 제30권3B호
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• pp.65-71
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• 2005

라우터의 주요한 기능은 들어오는 패킷의 목적지 IP 주소를 참조하여 패킷을 최종 목적지를 향하여 내 보내는 것이다. 이것을 수행하기 위해서는 주소 검색 과정이 필요하며 이 작업은 모든 패킷에 대해 실시간으로 수행되어야 하므로 라우터의 성능을 결정하는 중요한 요소가 된다. 또한 CIDR(classless inter-domain routing) IP 주소 체계를 도입하게 되면서 라우터에서는 단순 exact 매치가 아니라 가능한 모든 프리픽스 중에 가장 길게 매치하는 프리픽스를 검색하는 longest prefix match가 필요하게 되었다. 이에 따라 IP 주소 검색을 위한 알고리즘 및 구조에 관한 연구가 널리 수행되고 있으며 본 논문에서는 병렬 복수 해슁 (parallel multiple hashing)과 프리픽스 그룹화 (prefix grouping)를 이용하여 한 번의 메모리 접근으로 IP 주소 검색을 수행할 수 있는 효율적인 하드웨어 구조를 제안한다.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제32권3호
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• pp.427-432
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• 2005

링크기술이 발달하면서 인터넷 라우터로 들어오는 패킷의 수가 급격히 증가하고 있으며, 이로 인하여 입력 패킷을 실시간으로 처리하는 일은 점점 더 어려운 작업이 되어가고 있다. If 어드레스 검색은 라우터의 패킷 처리 기능 중 가장 필수적인 기능 중의 하나로서, 효율적인 IP 어드레스 검색을 위한 알고리즘과 구조에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 작은 크기의 메모리를 사용하면서도 검색 속도를 빠르게 향상시킨 IP 어드레스 검색 구조를 제안한다. 제안하는 방법은 한번의 메모리 접근으로 여러 프리픽스를 동시에 비교하는 멀티웨이 트리에 기반을 두고 있는 구조로서, 약 4만개의 프리픽스를 저장하기 위해 280KByte 크기의 SRAM을 사용하근 평균 5.9번의 메모리 접근으로 IP 어드레스를 검색하는 구조이다.

• 한국정보과학회논문지:데이타베이스
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• 제36권2호
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• pp.84-98
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• 2009

라우터의 포워팅 성능을 향상시키기 위해 많은 IP 주소 검색 알고리즘들이 연구되어 오고 있다. 기존에 제안된 블룸 필터를 이용한 IP 주소 검색 구조는 프리픽스 길이별로 블룸 필터 및 해시 테이블을 따로 가지고 있어 구현이 복잡하며, 프리픽스 길이 별 해시 테이블의 개수를 줄이기 위하여 프리적스의 복사가 불가피한 단점을 지닌다. 멀티 다중 해시 테이블을 이용한 병렬 해싱 구조는 프리픽스의 길이별로 해시 테이블을 구성하고, 다중 해싱 함수를 사용하여 모든 프리픽스 길이에 대하여 병렬 검색하는 구조로서 검색 성능이 뛰어나나 병렬 검색 구조이므로 구현이 또한 복잡하다. 본 논문에서는 단일 블룸 필터에 다양한 길이의 프리픽스를 모두 저장하는 통합 블룸 필터와 단일 테이블에 모든 길이의 프리픽스를 모두 저장하는 통합 다중-해시 테이블을 사용하여 구현이 간단하면서도 검색성능이 뛰어난 새로운 IP 주소 검색 구조를 제안한다. 실제 백본 라우터에서 쓰이는 데이타를 이용하여 시뮬레이션을 수행한 결과 $15000{\sim}220000$개의 엔트리를 갖는 라우팅 테이블에 대하여 평균 1.04-1.17번의 메모리 접근으로 IP 주소검색이 가능함을 보였다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제10C권5호
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• pp.641-646
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• 2003

인터넷에서 IP 패킷 전송은 링크의 전송 속도와 더불어 라우터에서의 패킷 처리 속도에 영향을 받는다. 라우터는 외부 인터페이스에서 입력되는 패킷을 목적지로 보내기 위한 다음 홉을 결정하여 패킷을 전달하는 역할을 수행한다. 이 과정에서 주소 검색은 고성능의 라우터 설계에 중요한 요인이다. 본 논문에서는 트라이 자료 구조 기반의 IP 주소 검색 알고리즘의 성능을 향상시키기 위해서 경로 압축을 이용한 분할 압축 트라이 구조를 제안한다. 제안된 분할 압축 트라이에서는 IP 주소 프리픽스들을 여러 개의 분할 압축 트라이로 나누어서 하나의 분할된 압축 트라이에서만 검색이 이루어지도록 하여 압축 트라이에서 탐색하는데 드는 시간을 줄이는 방법이다. 분할을 함으로써 늘어나게 되는 메모리의 부담이 적음을 보여준다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권4호
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• pp.1922-1940
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• 2019

IP address lookup is a function to determine nexthop for a given destination IP address. It takes an important role in modern routers because of its computation time and increasing Internet traffic. TCAM-based IP lookup approaches can exploit the capability of parallel searching but have a limitation of its size due to latency, power consumption, updatability, and cost. On the other hand, multibit trie-based approaches use SRAM which has relatively low power consumption and cost. They reduce the number of memory accesses required for each lookup, but it still needs several accesses. Moreover, the memory efficiency and updatability are proportional to the number of memory accesses. In this paper, we propose a novel architecture using an Indexed Multibit Trie (IMT) which is based on combined TCAM and SRAM. In the proposed architecture, each lookup takes at most two memory accesses. We present how the IMT is constructed so as to be memory-efficient and fast updatable. Experiment results with real-world forwarding tables show that our scheme achieves good memory efficiency as well as fast updatability.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2000년도 추계종합학술대회 논문집(1)
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• pp.213-216
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• 2000

In this paper, we propose a new scheme which improves the IP address lookup time. The new scheme is composed of two core technologies, named the prefix alignment and the prefix distance ordering. Now, as the Internet is being used commonly by improving the data transmission capacity, the need for enlarging the bandwidth of the Internet is on the rise. IP address lookup performance problem is an important obstacle in the router executing high speed packet forwarding. This results from the fact that the prefixes routing table is composed of and the traffic being processed in unit time are largely on the increase. The proposed lookup scheme is divided into two parts in technology, the one is the algorithm forming a routing database(routing table), the other is the lookup procedure in the actual packet processing.