• Journal of Information Processing Systems
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• 제15권3호
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• pp.550-569
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• 2019

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%.

• 한국통신학회논문지
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• 제28권2B호
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• pp.138-143
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• 2003

컴퓨터간의 빠른 데이터 전송을 위해서는 링크 속도와 더불어 라우터에서의 패킷 전달율(forwarding rate) 이 중요하며, 이 중 어드레스 검색(address lookup) 은 패킷 전달 과정 중에서 매우 중요한 부분으로, 주요 시간 지연을 발생시키는 요인이라 할 것이다. 본 논문에서는 고속 라우터에 적합한 효율적인 어드레스 검색 하드웨어 구조를 제안하고자 한다. 본 논문에서 제안된 구조는 인터넷 어드레스의 프리픽스 길이별로 각각 다른 SRAM을 사용하여 여러 개의 어드레스 검색 테이블을 만들고, 각 테이블에 해슁(hashing)을 적용하여 동시에 어드레스 검색을 수행한 후, 각 테이블에서 일치되어 나온 엔트리 중 가장 길게 프리픽스가 일치하는 엔트리를 고르는 방식이다. 제안된 방식의 성능을 평가하기 위하여 MAE-WEST 라우터 예로 시뮬레이션을 수행하였다. 37000여 개의 라우팅 엔트리를 갖는 테이블 저장을 위해 약 300Kbyte의 메모리를 사용하였을 때, 패킷 당 1.93번의 메모리 접근 횟수를 갖는다.

• 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.

• 정보처리학회논문지A
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• 제10A권5호
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• pp.453-462
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• 2003

리우터의 IP 주소검색은 라우터에 도착한 IP 패킷의 목적지 주소를 이용하여 적절한 출력링크를 검색하고 결정하는 것이다. IP 주소검색은 라우터 성능의 병목지점 중의 하나로써 고속 백본망에 필요한 초고속 라우터 개발에 필수적인 부분이다. 본 논문은 보통의 펜티엄 CPU에서 능동적인 트라이(Trie) 압축기법을 이용하여 작은 메모리만으로 기가비트급 IP 주소검색을 실시할 수 있는 동적 트라이 압축(Dynamic Trie Compression) 자료구조를 소개한다. DTC 자료구조는 트라이를 압축하여 포워딩 테이블을 만들 때 테이블의 크기와 검색속도의 상관관계를 고려하여 능동적으로 테이블의 크기를 선태할 수 있다. 또한 트라이를 압축할 때 트라이의 구조를 반영하여 자료구조의 크기를 최소화함으로써 포워딩 테이블에 대한 IP 주소검색이 고속의 SRAM 캐시 검색이 되도록 한다. 실험결과에서 DTC 자료구조는 다양한 라우팅 테이블에 대해 능동적으로 최적의 압축을 제공함으로써 보통의 펜티엄 CPU에서 최대 $12.5{\times}10^5$ LPS(Lookup per second)를 기록하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제29권2B호
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• pp.158-166
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• 2004

IP 주소 검색은 인터넷 라우터의 필수적인 기능 중에 하나인 동시에 인터넷 라우터의 전체 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 현재 인터넷 라우터에 연결된 네트워크 종류의 증가로 라우팅 테이블 엔트리 수가 급격히 증가하고 있으며, 인터넷 트래픽 역시 빠르게 증가하고 있어 효율적인 라우팅 테이블의 검색이 요구된다. 그 동안 빠른 주소 검색을 위해 다양한 알고리즘들과 검색 방식들이 제안되었지만 대부분 메모리 사이즈나 업데이트 등의 실용적인 측면에 대한 고려가 부족하였다. 본 논문에서는 IP 주소 검색을 위한 실용적인 하드웨어 구조를 제안한다. 제안된 구조는 multiple hashing을 적용한 병렬 IP 주소 검색 구조로, 메모리 사이즈나 메모리 검색 횟수, 업데이트에 있어서 장점을 가진다. 본 논문에서는 제안한 하드웨어 구조의 성능을 평가하기 위하여 MAE-WEST 라우터를 통과한 실제 데이터를 사용하여 시뮬레이션을 수행하고, 이를 통해 203kbytes의 메모리와 200여개의 엔트리를 저장할 수 있는 TCAM을 사용하여 한번의 메모리 접근으로 주소 검색이 가능함을 보였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2004년도 하계종합학술대회 논문집(1)
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• pp.175-178
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• 2004

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.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2002년도 ICCAS
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• pp.46.1-46
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• 2002

$\textbullet$ Abstract $\textbullet$ Introduction $\textbullet$ Liquid Level Control System $\textbullet$ Flow Ratio Control System $\textbullet$ Application of Lookup Table Technique $\textbullet$ Experimental Results $\textbullet$ Conclusion

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권3호
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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.

• 한국통신학회논문지
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• 제28권7B호
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• pp.647-659
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• 2003

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.

• 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.