We propose approaches for improving Bloom filter in terms of false positive probability and membership query speed. To reduce the false positive probability, we propose special type of additional Bloom filters that are used to handle false positives caused by the original Bloom filter. Implementing the proposed approach for a routing table lookup, we show that our approach reduces the routing table lookup time by up to 28% compared to the original Bloom filter by handling most false positives within the fast memory. We also introduce an approach for improving the membership query speed. Taking the hash table-like approach while storing only values, the proposed approach shows much faster membership query speed than the original Bloom filter (e.g., 34 times faster with 10 subsets). Even compared to a hash table, our approach reduces the routing table lookup time by up to 58%.
Seo, Ji-Hyun;Lim, Hye-Sook;Jung, Yeo-Jin;Lee, Seung-Jun
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.28
no.2B
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pp.138-143
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2003
One of the important design issues for IP routers responsible for packet forwarding in computer networks is the route-lookup mechanism. For each incoming packet, IP routing requires that a router performs a longest-prefix-match address lookup in order to determine the next hop that the incoming packet should be forwarded to. In this paper, we present a new scheme which applies the hashing function for IP address lookup. In the proposed scheme, the forwarding table is composed of multiple SRAMs, and each SRAM represents an address lookup table in each prefix. Hashing function is applied in order to find out the matching entries from the address lookup tables in parallel, and the entry with the longest prefix match among them is selected. Simulation using the MAE-WEST router example shows that a large routing table with 37000 entries can be compacted to a forwarding table of 300 Kbytes in the proposed scheme. It is also shown that the proposed scheme achieves one route lookup every 1.93 memory accesses in average.
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.
IP address lookup of router searches and decide proper output link using destination address of IP packet that arrie into router. The IP address lookup is essential part in te development of high-speed router needed to high-speed backbone network as one of bottleneck of router performance. This paper introduces DTC data structure that can support gigabit IP address lookup by dynamic trie compression technique that just uses small memory in conventional Pentium CPU. When make a forwarding table by trie compression, the DTC can dynamically select a size of data structure with considering correlation between table's size and searching speed. Also, when compress the prefix trie, DTC makes IP address lookup on the forwarding table of a search on the high speed SRAM cache by minimizing the size of data structure reflecting the structure of the trie. In the experiment result, the DTC data structure recorded performance of maximum $12.5{\times}10^5$ LPS (lookup per second) in conventional Pentium CPU through a dynamic building of most suitable compression over variety of routing tables.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.29
no.2B
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pp.158-166
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2004
Address lookup is one of the most essential functions of the Internet routers and a very important feature in evaluating router performance. Due to the facts that the Internet traffic keeps growing and the number of routing table entries is continuously growing, efficient address-lookup mechanism is indispensable. In recent years, various fast address-lookup schemes have been proposed, but most of those schemes are not practical in terms of the memory size required for routing table and the complexity required in table update In this paper, we have proposed a parallel IP address lookup architecture based on multiple hashing. The proposed scheme has advantages in required memory size, the number of memory accesses, and table update. We have evaluated the performance of the proposed scheme through simulation using data from MAE-WEST router. The simulation result shows that the proposed scheme requires a single memory access for the address lookup of each route when 203kbytes of memory and a few-hundred-entry TCAM are used.
This paper describes a new IP address lookup algorithm using a binary search on multiple balanced trees stored in one memory. The proposed scheme has 3 different tables; a range table, a main table, and multiple sub-tables. The range table includes $2^8$ entries of 22 bits wide. Each of the main table and sub-table entries is composed of fields for a prefix, a prefix length, the number of sub-table entries, a sub-table pointer, and a forwarding RAM pointer. Binary searches are performed in the main table and the multiple sub-tables in sequence. Address lookups in our proposed scheme are achieved by memory access times of 11 in average, 1 in minimum, and 24 in maximum using 267 Kbytes of memory for 38.000 prefixes. Hence the forwarding table of the proposed scheme is stored into L2 cache, and the address lookup algorithm is implemented in software running on general purpose processor. Since the proposed scheme only depends on the number of prefixes not the length of prefixes, it is easily scaled to IPv6.
$\textbullet$ Abstract $\textbullet$ Introduction $\textbullet$ Liquid Level Control System $\textbullet$ Flow Ratio Control System $\textbullet$ Application of Lookup Table Technique $\textbullet$ Experimental Results $\textbullet$ Conclusion
Kim, Jinsoo;Ko, Myeong-Cheol;Nam, Junghyun;Kim, Junghwan
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.3
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pp.873-889
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2014
IP address lookup is very crucial in performance of routers. Several works have been done on prefix caching to enhance the performance of IP address lookup. Since a prefix represents a range of IP addresses, a prefix cache shows better performance than an IP address cache. However, not every prefix is cacheable in itself. In a prefix cache it causes false hit to cache a non-leaf prefix because there is possibly the longer matching prefix in the routing table. Prefix expansion techniques such as complete prefix tree expansion (CPTE) make it possible to cache the non-leaf prefixes as the expanded forms, but it is hard to manage the expanded prefixes. The expanded prefixes sometimes incur a great deal of update overhead in a routing table. We propose a bitmap-based prefix cache (BMCache) to provide low update overhead as well as low cache miss ratio. The proposed scheme does not have any expanded prefixes in the routing table, but it can expand a non-leaf prefix using a bitmap on caching time. The trace-driven simulation shows that BMCache has very low miss ratio in spite of its low update overhead compared to other schemes.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.28
no.7B
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pp.647-659
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2003
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.
IP address lookup is one of the most important and complex functions in the router. In this paper, we propose an improved technique of LC-trie to increase the performance of IP address lookup in the high performance router. We effectively apply the prefix pruning method, which is used for the compression of the forwarding table in TCAM((Ternary Content Addressable Memory), to the LC-trie. This technique can decrease the number of memory accesses and upgrade the lookup speed. Moreover, through the real forwarding table and the real traffic distribution, we evaluate the performance of our scheme in terms of the lookup time and the number of memory access, comparing with that of the previous LC-trie.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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