CN101110778A - 一种利用默认路由压缩路由转发表的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用默认路由压缩路由转发表的方法，在对路由转发表进行压缩时，首先将与默认路由相比具有相同下一跳的路由从路由转发表中删除或不写入路由转发表，之后再对路由转发表进行压缩。本发明具体实现时以路由的下一跳为键值建立一个路由下一跳的索引表，在协议路由表中每一路由条目中增加一个索引位置项，所述键值索引与所述索引位置项之间建立映射关系；在进行路由转发表压缩时，检索路由下一跳的索引表，若存在与默认路由具有相同下一跳的路由，在路由转发表中，只需写入或保留默认路由而不写入或删除该具有相同下一跳的路由。本发明简单易实现，额外需要的资源和开销很小。

Description

一种利用默认路由压缩路由转发表的方法

技术领域

本发明涉及IP(Internet Protocol，互联网协议)网络通信领域，尤其涉及一种用于实现对路由转发表进行压缩的方法。

背景技术

随着因特网的高速发展，IP网络逐渐成为人们日常工作和生活中必不可少的工具，因而对数据设备的路由转发表的大小及其转发的速度性能要求提出更高的要求。因此，各个芯片制造商或数据通信设备商都在尽力的扩大ASIC(Application Special Integrate Chip，专用集成电路)交换芯片、网络处理器的路由转发表的容量以及查找速度，以满足因特网用户高速增长的需求。

在很多路由协议，例如OSPF(Open Shortest-Path First，开放最短路径优先)、BGP(Border Gateway Protocol，边界网关协议)等所生成的路由中，存在大量与默认路由相比具有相同下一跳的路由，这些路由的下一跳与默认路由的下一跳相同。因此，可以使用默认路由将这些具有与默认路由相同的下一跳的路由合并，以压缩路由表。目前主流的数据设备用于IP报文路由转发的核心部件是ASIC芯片、网络处理器或者是CPU。对于ASIC芯片一般存在路由转发表容量较小难于满足实际组网的需求，而网络处理器或者是CPU的话，其转发性能与路由转发表中的条目数成反比，路由转发表中的条目越多就越容易影响其转发的性能。因此如果压缩了路由转发表，就相当于提高了ASIC芯片的路由转发表的容量，或者提高了网络处理器(NP/CPU)的转发性能。

在实际的应用组网中(尤其在运营商的汇聚网络)一方面存在着大量的扁平(Stubby)网络(树型、星型的网络)，另一方面存在着大量的ASIC芯片的路由转发表容量不足，而因此需要一种能够对路由转发表进行压缩的技术。而该方法特别适合树形的网络，或者如OSPF自治域较大使得路由条目很多应用中芯片的路由转发表不够，或是想通过减少NP/CPU的路由转发表条目数以提高转发效率的场合。

目前在协议中有路由聚合的标准，使用协议将路由进行聚合，该方法是与路由协议有关的。而本发明与协议如何生成路由表没有任何关系，仅仅是对路由转发表进行压缩。路由协议完全可以按自己的规制学习或删除路由，只是在驱动写路由转发表时将路由条目进行压缩。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种利用默认路由压缩路由转发表的方法，无需改变路由协议生成的路由，实现对路由转发表进行压缩。

本发明提供一种利用默认路由压缩路由转发表的方法，在对路由转发表进行压缩时，首先将与默认路由相比具有相同下一跳的路由从路由转发表中删除或不写入路由转发表，之后再对路由转发表进行压缩。

所述方法进一步可分为如下步骤：

(1)以路由的下一跳为键值建立一个路由下一跳的索引表，将下一跳相同的路由条目的位置放于同一个键值索引中；

(2)在协议路由表中每一路由条目中增加一个索引位置项，用于存放该路由条目在索引表中的索引位置，所述键值索引与所述索引位置项之间建立映射关系；

(3)在进行路由转发表压缩时，检索路由下一跳的索引表，若存在与默认路由具有相同下一跳的路由，在路由转发表中，只需写入或保留默认路由而不写入或删除该具有相同下一跳的路由。

所述步骤(3)可分为：

当路由协议学习到默认路由时，将默认路由的位置添加到该路由的相同下一跳索引表，将自己在索引中的位置写入自己的索引位置项，将默认路由写入路由转发表，之后使用相同下一跳的索引搜索路由，将其中除默认路由之外的路由条目从路由转发表中删除。

所述步骤(3)进一步还包括：

当路由协议学习到一条路由时，按其下一跳将其位置存入下一跳索引表，并将自己在索引中的位置存放在自己的索引位置项，之后判断是否存在默认路由，若不存在则直接写入芯片，若存在则需要判断该条路由的下一跳是否和默认路由的下一跳相同，如果相同则不写入硬件的路由转发表。

所述步骤(3)进一步还包括：

当路由协议删除默认路由时，用默认路由的下一跳搜索索引表，将具有与默认路由相同下一跳的路由条目全部重新写入路由转发表。

所述步骤(3)进一步还包括：

当路由协议删除一条路由时，检查其下一跳是否和默认路由相同，不相同时删除其在路由转发表中的条目，从自己的索引位置项中获得自己在索引中的位置，将其从索引中删除。

所述步骤(3)进一步还包括：

当路由协议中某条路由的下一跳发生变化时，删除其原来所在的索引中的记录，按新学习到路由处理，按其下一跳将其位置存入索引表，并将自己在索引中的位置存放在自己的索引位置项，将依据是否存在默认路由，如果没有则直接写入芯片，如果有则需要判断该条路由的下一条是否和默认路由的下一跳相同，是相同则不写入硬件的路由转发表，实现转发表压缩。

在进行路由转发表压缩时的压缩方法是路由自动聚合压缩方法。所述默认路由的下一跳是根据实际的设备的上行链路的情况配置指定IP地址，并依据这一信息来建立索引。

所述步骤(3)进一步包括：

若没有默认路由时，建立索引表和索引位置项，并将路由写入路由转发表。

与现有技术相比较，目前普遍都是协议路由生成什么路由，就在路由转发表中写入什么路由，而本发明是将协议路由表和路由转发表独立的看待，协议路由依据其自身的规制生成路由条目，在写转发表的时候才裁决如何写入路由转发表的条目，与协议怎样生成路由无关，该技术简单易实现，额外需要的资源和开销都很小。

另外，目前存在的路由聚合技术，例如在RFC2328，但这都是由协议生成，并且需要配置，路由协议生成的聚合路由，会向周边设备通告，并且路由聚合的实现算法复杂，资源开销很大，而本发明关注到在实际的组网中大量存在很多路由的下一跳都是和默认路由的下一跳是一致的，因此可以依据默认路由合并大量的路由，而不去改变路由协议生成的路由。例如在一个OSPF的自治域(或者BGP)中的很多设备上都存在大量的路由的下一跳和默认路由的下一跳是相同，尤其适用于树形的网络环境中对路由的压缩。

附图说明

图1是本发明建立的按下一跳索引的示意图；

图2是本发明添加一条路由的流程图；

图3是本发明删除一条路由的示意图；

图4是本发明去掉自动聚合路由的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实现默认路由合并路由转发表的方法进行说明。

为实现本发明的路由转发表的压缩方法，在本发明网络通信安全处理器中，按路由的下一跳IP建立的一个相同下一跳索引，用于某个下一跳IP地址的查找，一种数据结构用于将所有协议路由表中路由的下一跳的相同的路由条目位置就存放在索引中，便于快速搜索到具有相同下一跳的协议路由表中的任意条目。

路由转发表，指芯片的路由转发表，用于实际转发IP报文时查找的表。

协议路由表，指上层路由协议维护并生成的路由表，该表由路由协议生成或配置生成，这个表是路由协议本生就具有的，该发明需要在路由条目项中新增加一个项-“映射位置项”，用于存放自己被放在映射中的位置；

索引位置项，附加到协议路由表的路由条目中一个附加项，用于存放自己被放置在相同下一跳索引的位置，便于根据某个下一跳的IP地址快速的查找到所有具有这个下一跳的IP地址的协议路由表中路由条目。

相同下一跳索引，用于存放将具有相同下一跳的路由条目在路由转发表中的位置的数据结构，便于以快速搜索到相同下一跳的协议路由表中条目。

如图1所示，显示了本发明中进行路由转发表压缩时需要存放的信息。其中，包括协议路由表和下一跳索引表。所述下一跳索引表是为了能够快速寻找到具有某个下一跳IP的路由在协议路由表中的位置，而建立的索引表；同时，为了便于维护索引表，在协议路由表条目中增加了一个索引位置项，用于表示该路由条目在下一跳索引表中的位置。

这样就形成了双向的查找映射关系，便于从协议路由表检索到其路由下一跳索引表中的位置，或者从索引表中快速的检索到协议路由表中具有相同下一跳的路由。当路由器或者是交换机需要使用默认路由自动聚合压缩路由转发表的时候，就需要建立该下一跳索引表。如某一时刻设备从控制台接收到了默认路由自动聚合压缩路由转发表的命令，就建立和生成该索引，在路由协议添加或删除路由时就需要维护索引。在没有该命令的情况下，写转发表完全按照路由协议的添加或删除的要求执行。

基于上面的映射关系设置，利用本发明使用默认路由自动聚合压缩路由转发表的方法，包括如下步骤：

步骤A：建立一个路由下一跳的索引，将路由的下一跳作为键值，将下一跳相同的路由条目的位置都放到一个键值索引中，在协议路由维护的协议路由表中增加一个存放索引位置项，便于删除路由时快速获得其在索引表中的位置。

步骤B：当学习到默认路由时，将其位置添加到该路由的相同下一跳索引，将自己在索引中的位置写入自己的索引位置项，将默认路由写入路由转发表，之后使用相同下一跳的索引搜索路由，将其除默认路由之外的路由条目从路由转发表中删除；

步骤C：当路由协议学习到一条路由时，按其下一跳将其位置存入索引表，并将自己在索引中的位置存放在自己的索引位置项，将依据是否存在默认路由，如果没有则直接写入芯片，如果有则需要判断该条路由的下一条是否和默认路由的下一跳相同，是相同不写入硬件的路由转发表，是实现聚合；

步骤D：当路由协议删除默认路由时，用默认路由的下一跳搜索索引表将具有这个路由下一跳的条目全部重新写入转发表。

步骤E：当路由协议老化一条路由，检查其下一跳是否和默认路由相同，不相同时删除其在路由转发表中的条目，从自己的索引位置项中获得自己在索引中的位置，将其从索引中删除。

步骤F：当路由协议中某条路由的下一跳发生变化时，删除其原来所在的索引中的记录，按新学习到路由处理，转为步骤C处理。

进一步地，可以在组网时，根据实际的设备的上行链路的情况配置指定那些IP地址可能是默认路由的下一跳，依据这一信息来建立索引这样就可以极大减少索引项。

本发明与现有技术兼容，如果存在本发明利用默认路由进行压缩的命令时，按本发明方法进行压缩，否则，按现有技术进行操作。

流程一：

如图2所示，在默认路由自动聚合压缩路由转发表的命令的情况下，学习到一条路由：

步骤1：当路由协议学习到一条路由R时，根据路由R的下一跳IP地址向下一跳索引表中添加R在协议路由表中的位置，存于索引表中Ia位置(Ia表示该条路由在索引表中的位置)，路由R的索引位置项＝Ia，并将路由条目的Ia位置中指向协议路由的条目位置Ra(Ra表示该协议路由条目在协议路由表中的位置)存于其中；

步骤2：如果路由R是默认路由，则直接写入路由转发表中，并且用对应该默认路由的下一跳IP去检索索引表，如果存在与默认路由具有相同下一跳IP的路由，就将这些下一跳为IP的路由从路由转发表中删除，直到检索不到为止结束本次操作；如果路由R不是默认路由，若存在默认路由，则比较R的下一跳IP与默认路由的下一跳地址比较，相同则不写入路由转发表，否则写入。

流程二：

图3所示，在默认路由自动聚合压缩路由转发表的命令的情况下，删除一条路由R：

步骤1：如果路由R是默认路由，则用路由R的下一跳IP检索索引表，如果检索到，就重新写入路由转发表，直到检索结束后为止，最后从路由转发表中删除路由R；如果路由R不是默认路由，检查是否存在默认路由，存在则与默认路由的下一跳比较，不同从路由转发表中删除路由R，如果相同直接结束；

步骤2：根据路由R的索引位置项的值Ia，获得其在索引中的位置，将纪录从索引中删除，最后从协议路由表中删除路由A。

流程三：

在路由协议已经学习到路由的情况之后，配置了默认路由自动聚合压缩路由转发表的命令：

步骤1：遍历协议路由表，按流程一生成索引，以及在协议路由表的条目中生成索引位置项的值；

步骤2：读取获得是否存在默认路由，不存在则结束；存在，检索默认路由的下一跳索引，按照流程一的步骤2操作，即等价与学习到一条默认路由的操作。

流程四：

去掉默认路由自动聚合压缩路由转发表的命令，如图4：

步骤1：获得默认路由的下一跳IP，以IP作为键值在下一跳索引中获得协议路由的条目位置Ra，从协议路由表中获得路由条目，写入路由转发表中，重复读取IP作为键值在下一跳索引，写入路由转发表，直到IP作为键值形成的下一跳索引全部读完为止。默认路由有多个下一跳重复流程四的步骤1，直到所有默认路由的下一跳IP的索引都读完为止结束。

为了增加本发明所述方法的应用灵活性，可以增加命令来触发或者是去掉路由压缩，当然本发明命令有无都不是重要的。所述流程四就是一个逆向的过程，例如在去掉压缩命令配置时，就需要恢复到正常的状态。

流程五：

在网络拓扑TOP动荡后，路由(包括默认路由)的下一跳发生了变化时，该过程视为路由更新(Update)，按路由先删除后学习的方式对待。

步骤1：首先进入流程二的操作处理，进入步骤2；

步骤2：接着进入流程一的操作处理，结束。

Claims (10)

1.一种利用默认路由压缩路由转发表的方法，其特征在于，在对路由转发表进行压缩时，首先将与默认路由相比具有相同下一跳的路由从路由转发表中删除或不写入路由转发表，之后再对路由转发表进行压缩。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步可分为如下步骤：

(1)以路由的下一跳为键值建立一个路由下一跳的索引表，将下一跳相同的路由条目的位置放于同一个键值索引中；

(2)在协议路由表中每一路由条目中增加一个索引位置项，用于存放该路由条目在索引表中的索引位置，所述键值索引与所述索引位置项之间建立映射关系；

(3)在进行路由转发表压缩时，检索路由下一跳的索引表，若存在与默认路由具有相同下一跳的路由，在路由转发表中，只需写入或保留默认路由而不写入或删除该具有相同下一跳的路由。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)可分为：

当路由协议学习到默认路由时，将默认路由的位置添加到该路由的相同下一跳索引表，将自己在索引中的位置写入自己的索引位置项，将默认路由写入路由转发表，之后使用相同下一跳的索引搜索路由，将其中除默认路由之外的路由条目从路由转发表中删除。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)进一步还包括：

当路由协议学习到一条路由时，按其下一跳将其位置存入下一跳索引表，并将自己在索引中的位置存放在自己的索引位置项，之后判断是否存在默认路由，若不存在则直接写入芯片，若存在则需要判断该条路由的下一跳是否和默认路由的下一跳相同，如果相同则不写入硬件的路由转发表。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)进一步还包括：

当路由协议删除默认路由时，用默认路由的下一跳搜索索引表，将具有与默认路由相同下一跳的路由条目全部重新写入路由转发表。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)进一步还包括：

当路由协议删除一条路由时，检查其下一跳是否和默认路由相同，不相同时删除其在路由转发表中的条目，从自己的索引位置项中获得自己在索引中的位置，将其从索引中删除。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)进一步还包括：

当路由协议中某条路由的下一跳发生变化时，删除其原来所在的索引中的记录，按新学习到路由处理，按其下一跳将其位置存入索引表，并将自己在索引中的位置存放在自己的索引位置项，将依据是否存在默认路由，如果没有则直接写入芯片，如果有则需要判断该条路由的下一条是否和默认路由的下一跳相同，是相同则不写入硬件的路由转发表，实现转发表压缩。

8.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，在进行路由转发表压缩时的压缩方法是路由自动聚合压缩方法。

9.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述默认路由的下一跳是根据实际的设备的上行链路的情况配置指定IP地址，并依据这一信息来建立索引。

10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)进一步包括：

若没有默认路由时，建立索引表和索引位置项，并将路由写入路由转发表。

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