CN101364947A - 一种访问控制列表规则匹配方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种访问控制列表规则匹配方法及系统，以节约TCAM资源。该方法首先判断访问控制列表ACL规则的长度，然后将超过三态内容可寻址存储器TCAM长度的ACL长规则拆分成若干条不超过所述TCAM长度的子规则，对所述若干条子规则和/或不超过所述TCAM长度的ACL短规则分别进行TCAM查找，完成所述长规则和/或短规则所规定的动作。本发明解决了长规则ACL匹配的问题，节约了系统资源，减少了系统开销，可应用在网络交换设备上。
Description
技术领域
本发明涉及一种网络交换技术，尤其涉及一种访问控制列表(AccessControl List，ACL)规则匹配方法及系统。
背景技术
在通信领域，ACL是一种应用在交换设备上的技术。随着网络技术应用的不断深入，ACL在安全接入，特定数据流监控等方面的应用越来越广泛，已经成为交换设备中必不可少的重要技术之一。
现有ACL技术中，三态内容可寻址存储器(TCAM)规则匹配的宽度一直是个棘手的问题。技术上TCAM的宽度可以做到很宽，但是由于TCAM价格昂贵，而且ACL技术实际应用中对于超过TCAM长度的长规则匹配的需求不是很多，基于TCAM的成本和ACL技术中长规则使用频率较低这两方面考虑，一般交换机的TCAM都做的不是很宽，可以满足大多数情况的ACL需求即可。
但是，毕竟存在部分场合下需要长规则匹配，现在的芯片一般都无法实现，比如对于IPV6，如果需要同时匹配源IP、目的IP、源介质访问控制(MAC)及目的MAC，再加上传输控制协议(TCP)的源端口号和目的端口号，现有的交换芯片很难实现。虽然通过TCAM合并技术可以实现，但是灵活性很差，资源浪费情况也很严重。以两块大小为512条的TCAM合并为例，合并后所有的规则都变成了的两倍宽度长规则了，如果实际只需要使用2条长规则，那么剩下510条本来可以实现510×2＝1020条短规则，但是现在也只能实现510的短规则了，造成了较大的资源浪费。
现在的交换芯片虽然能够实现ACL的长规则的匹配，但是资源浪费情况比较严重，当然已有技术可以选择单倍宽度或者双倍宽度，但是灵活性比较差，都有一些局限性比如每次TCAM操作后都需要进行碎片整理，长规则TCAM的位置必须连续等等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在于需要提供一种普通宽度TCAM上实现2倍或者多倍宽度的ACL长规则匹配方法及系统，以节约TCAM资源。
为了解决上述技术问题，本发明首先提供了一种访问控制列表规则匹配方法，判断访问控制列表ACL规则的长度，将超过三态内容可寻址存储器TCAM长度的ACL长规则拆分成若干条不超过所述TCAM长度的子规则，对所述若干条子规则和/或不超过所述TCAM长度的ACL短规则分别进行TCAM查找，完成所述长规则和/或短规则所规定的动作。
如上所述的方法中，将所述长规则拆分成若干条子规则时，各子规则可以满足一个子规则的TCAM查找匹配到一个结果的互斥规则。
进一步地，可以将所述长规则拆分成尽量少的所述子规则。
如上所述的方法中，将所述长规则拆分成两条子规则时，可以对第一条子规则进行第一次TCAM查找后输出报文类型标识，根据所述报文类型标识对第二条子规则进行第二次TCAM查找。
如上所述的方法中，所述ACL规则中仅含所述短规则时，可以直接对所述短规则进行TCAM查找；
所述ACL规则中含有所述长规则和短规则时，可以依次对每条子规则进行TCAM查找，对所述短规则只进行一次TCAM查找。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种访问控制列表规则匹配系统，包括判断模块、拆分模块、查找模块及执行模块，其中：
判断模块，用于判断访问控制列表ACL规则的长度；
拆分模块，与所述判断模块相连，将超过三态内容可寻址存储器TCAM长度的ACL长规则拆分成若干条不超过TCAM长度的子规则；
查找模块，与所述判断模块及拆分模块相连，用于对所述子规则和/或不超过所述TCAM长度的ACL短规则进行TCAM查找；及
执行模块，与所述查找模块相连，用于完成所述长规则和/或短规则所规定的动作。
如上所述的系统中，所述拆分模块将所述长规则拆分成若干条子规则时，各子规则可以满足一个子规则的TCAM查找匹配到一个结果的互斥规则。
进一步地，所述拆分模块可以将所述长规则拆分成尽量少的所述子规则。
如上所述的系统中，所述拆分模块将所述长规则拆分成两条子规则时，所述查找模块可以对第一条子规则进行第一次TCAM查找后输出报文类型标识，根据所述报文类型标识对第二条子规则进行第二次TCAM查找。
如上所述的系统中，所述ACL规则中仅含所述短规则时，所述查找模块可以直接对所述短规则进行TCAM查找；
所述ACL规则中含有所述长规则和短规则时，所述查找模块可以依次对每条子规则进行TCAM查找，对所述短规则只进行一次TCAM查找。
与现有技术相比，本发明采用拆分及多次查找的方式，在一块TCAM上面实现了超过TCAM宽度的ACL匹配的方法，解决了长规则ACL匹配的问题，节约了系统资源，减少了系统开销。
附图说明
图1是本发明方法一实施例步骤示意图。
图2是本发明方法一应用实例的步骤示意图。
图3是本发明方法应用实例中最终TCAM使用情况示意图。
图4是本发明系统实施例的组成示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明采用以下技术方案，本发明实现ACL规则时候，对于超过TCAM长度的ACL长规则，拆分成两条(或者多条)不超过TCAM长度的ACL子规则，然后在同一块TCAM上面进行两次(或者多次)TCAM查找，第一次TCAM查找如果有规则匹配，那么可以输出第一次TCAM查找的报文类型标识(classId)，报文classId作为第二次TCAM查找的一个匹配字段，从而可以在一块固定宽度的TCAM上面实现匹配差不多双倍TCAM宽度的规则匹配。(增加查找的次数为N，可以实现差不多N倍TCAM宽度的规则匹配)。这样在提高了ACL的规则匹配宽度的同时，并没有增加TCAM的宽度，大大节省了TCAM资源。在不含有长规则的情况下，只使能第一次查找，完成没有超过TCAM长度的ACL短规则的查找，不会增加不必要的开销。
图1示出了本发明方法将一ACL长规则拆分成两部分的实施例，本实施例主要包括以下步骤：
步骤110，用户配置ACL规则，包括ACL长规则和/或ACL短规则，并且指定ACL规则绑定到端口，此时不写硬件；
步骤120，根据TCAM宽度判断ACL规则中是否存在超过TCAM宽度的ACL长规则，是则转步骤130，否则转步骤160；
步骤130，根据ACL长规则的内容将ACL长规则拆分成两部分，第一部分进行第一次TCAM查找，输出报文类型标识，第二部分进行第二次TCAM查找，执行ACL长规则所规定的动作；
步骤140，对长规则的第一部分，写基于端口的ACL配置硬件表，配置第一次TCAM查找需要匹配的访问控制列表的硬件标志(ACL_No1)，把第一次查找需要的关键字(key)和掩码(mask)以及响应的执行动作写入TCAM中，进行第一次TCAM查找，获得类型标识；
步骤150，判断是否需要二次TCAM查找，需要则配置第二次查找TCAM需要匹配的访问控制列表的硬件标志(ACL_No2)，把第二次查找需要的关键字(key)和掩码(mask)以及响应的执行动作写入TCAM中，使能并进行第二次TCAM查找，执行规则所规定的动作，结束。
步骤160，判断ACL规则中是否还有不需要拆分的ACL短规则，是则转步骤170，否则结束。
步骤170，对ACL短规则进行TCAM查找，执行该ACL短规则所规定的动作，结束。
经过以上步骤，进入被设置端口的报文可以在一块普通宽度的TCAM上面进行普通宽度的ACL或者差不多双倍TCAM宽度的长规则的ACL。
上述实施例中，对于ACL短规则，仅执行第二次查找执行该短规则所规定的动作。如果所有规则均为短规则，则只进行一次查找，执行各短规则所规定的动作。
上述实施例实现了普通宽度的TCAM上面长于TCAM宽度但较两倍TCAM宽度短的ACL长规则。对于更长的ACL长规则，还可以进行两次以上的拆分。作为一个基本的拆分原则，拆分后的每条子规则均不超过TCAM宽度，且拆分后的各子规则之间满足互斥条件，即一个子规则的TCAM查找只能匹配到一个结果。除此之外，考虑到查找效率，另一个原则是拆分后所进行的TCAM查找次数要尽量少，也即对同一条ACL长规则，满足各子规则互斥的前提下，拆分后的子规则数目尽量少。
对于长规则与短规则混合在一起的情况，短规则只进行最后一次查找并执行相应的动作。长规则在拆分成若干条子规则之后，最后查找的一条子规则，执行该长规则所规定的动作。
图2示出了本发明方法一个具体的应用实例，在本应用实例中，所用的TCAM宽度为210比特(bit)，TCAM大小为512条，TCAM开始为空。交换机(或者路由器)的端口1需要绑定一个ACL，此ACL有2条规则：
规则1：允许源IP为0000：0000：0000：0000：0000：0000：0000：0001、目的IP为0000：0000：0000：0000：0000：0000：0000：0002、源MAC为00.00.00.00.00.01、目的MAC为00.00.00.00.00.02的IPV6报文上送CPU。
规则2：丢弃所有其它报文。
如图2所示的本应用实例，主要包括以下步骤：
步骤210，规则1中，至少需要匹配352bit，TCAM宽度为210个bit，所以此ACL规则为一长规则，需要对其进行拆分并进行两次TCAM查找；
步骤220，写ACL硬件配置表，具体包括以下步骤：
步骤222，对该长规则进行规则拆分，也即将规则1拆分为两个子规则，第一个子规则为源IP+源MAC，第二个子规则为目的IP+目的MAC+classId；
步骤224，第一次查找匹配源IP+源MAC，写到TCAM序号1中，匹配内容为ACL_No＝10，源IP为0000：0000：0000：0000：0000：0000：0000：0001，源MAC为00.00.00.00.00.01；匹配的结果为分配到报文的classId为100；
步骤226，对该长规则的第二次查找，匹配目的IP+目的MAC+classId，写到TCAM序号2中，匹配内容为ACL_No＝20，目的IP为0000：0000：0000：0000：0000：0000：0000：0002，目的MAC为00.00.00.00.00.02，报文的classId为100，规则匹配的执行动作为报文上送CPU；
步骤228，规则2是短规则，不需要拆分，直接进行查找，由于规则2在TCAM中必须写在规则1的后面，所以规则2写在TCAM序号3中，匹配内容为ACL_No＝20，规则匹配的动作为丢弃报文；
此时关于ACL的硬件设置已经全部完成，如图3所示，端口1的ACL配置表为：
端口号 第一次查找 ACL_No1 第二次查找 ACL_No2
1 使能 10 使能 20
图3所示的ACL设置中，其余TCAM块为空；
步骤230，报文进入端口1，查找端口ACL配置硬件表，发现第一次TCAM查找使能，由于第一次TCAM查找的ACL_No1配置为10，所以只匹配TCAM中ACL_No＝10的TCAM块(即图3中TCAM序号1块)，如果进来的报文源IP为0000：0000：0000：0000：0000：0000：0000：0001，源MAC为00.00.00.00.00.01，则为报文分配到报文的classId为100；
步骤240，查找端口ACL配置硬件表，发现第二次TCAM查找使能，所以继续进行第二次的TCAM查找，由于第二次TCAM查找的ACL_No2配置为20，所以只匹配TCAM中ACL_No＝20的TCAM块(即图3中TCAM序号为2，3的块)；
步骤250，如果classId＝100(第一次TCAM查找的结果)，目的IP为0000：0000：0000：0000：0000：0000：0000：0002，目的MAC为00.00.00.00.00.02，则为符合规则1的报文；
步骤260，根据规则2，将符合规则1的报文则上送CPU，否则报文被丢弃。
经过上述步骤，通过两次TCAM查找在一块普通宽度的TCAM上面实现了长规则匹配的ACL功能。
图4为本发明系统一实施例的组成示意图，该系统实施例主要包括判断模块410、拆分模块420、查找模块430及执行模块440，其中
判断模块410，用于判断ACL规则的长度；
拆分模块420，与所述判断模块410相连，将ACL长规则拆分成若干条不超过TCAM长度的子规则；
查找模块430，与所述判断模块410及拆分模块420相连，用于对所述子规则和/或ACL短规则进行TCAM查找；及
执行模块440，与所述查找模块430相连，用于完成所述长规则和/或短规则所规定的动作。
其中，拆分模块420将长规则拆分成满足互斥条件的若干条子规则，拆分后的子规则，数目尽量少，以提高效率。
拆分模块420将所述长规则拆分成两条子规则时，查找模块430对第一条子规则进行TCAM查找后输出报文类型标识，根据报文类型标识对第二条子规则再进行TCAM查找。
如果ACL规则中仅含短规则时，则查找模块430直接对短规则进行查找；如果ACL规则中既含有长规则又含有短规则时，查找模块430对长规则拆分后，依次对每条子规则进行查找，而对短规则只进行一次查找。
现有技术中通过芯片实现ACL，为了成本和绝大多数应用场合考虑，TCAM的宽度一般都不会做得很宽，所以一般无法进行长规则的ACL匹配，虽然有些芯片支持几个TCAM合并的技术，但是灵活性比较差，而且会造成比较大的资源浪费。本发明与现有技术相比较，通过拆分完成了在一块TCAM上面实现超过TCAM宽度的ACL匹配的方法，解决了长规则ACL匹配的问题，也不会造成不必要的资源浪费和系统的其它开销。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1、一种访问控制列表规则匹配方法，其特征在于，判断访问控制列表ACL规则的长度，将超过三态内容可寻址存储器TCAM长度的ACL长规则拆分成若干条不超过所述TCAM长度的子规则，对所述若干条子规则和/或不超过所述TCAM长度的ACL短规则分别进行TCAM查找，完成所述长规则和/或短规则所规定的动作。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：
将所述长规则拆分成若干条子规则时，各子规则满足一个子规则的TCAM查找匹配到一个结果的互斥规则。
3、如权利要求2所述的方法，其特征在于：
将所述长规则拆分成尽量少的所述子规则。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于：
将所述长规则拆分成两条子规则时，对第一条子规则进行第一次TCAM查找后输出报文类型标识，根据所述报文类型标识对第二条子规则进行第二次TCAM查找。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述ACL规则中仅含所述短规则时，直接对所述短规则进行TCAM查找；
所述ACL规则中含有所述长规则和短规则时，依次对每条子规则进行TCAM查找，对所述短规则只进行一次TCAM查找。
6、一种访问控制列表规则匹配系统，其特征在于，包括判断模块、拆分模块、查找模块及执行模块，其中：
判断模块，用于判断访问控制列表ACL规则的长度；
拆分模块，与所述判断模块相连，将超过三态内容可寻址存储器TCAM长度的ACL长规则拆分成若干条不超过TCAM长度的子规则；
查找模块，与所述判断模块及拆分模块相连，用于对所述子规则和/或不超过所述TCAM长度的ACL短规则进行TCAM查找；及
执行模块，与所述查找模块相连，用于完成所述长规则和/或短规则所规定的动作。
7、如权利要求6所述的系统，其特征在于：
所述拆分模块将所述长规则拆分成若干条子规则时，各子规则满足一个子规则的TCAM查找匹配到一个结果的互斥规则。
8、如权利要求7所述的系统，其特征在于：
所述拆分模块将所述长规则拆分成尽量少的所述子规则。
9、如权利要求6所述的系统，其特征在于：
所述拆分模块将所述长规则拆分成两条子规则时，所述查找模块对第一条子规则进行第一次TCAM查找后输出报文类型标识，根据所述报文类型标识对第二条子规则进行第二次TCAM查找。
10、如权利要求6所述的系统，其特征在于：
所述ACL规则中仅含所述短规则时，所述查找模块直接对所述短规则进行TCAM查找；
所述ACL规则中含有所述长规则和短规则时，所述查找模块依次对每条子规则进行TCAM查找，对所述短规则只进行一次TCAM查找。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20090211 |