JP2001339436A - Method and device for searching associative information by using a plurality of addresses containing prefix - Google Patents
Method and device for searching associative information by using a plurality of addresses containing prefixInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インターネットの
ようなパケット交換型ネットワークにおいて、ファイヤ
ーウォールにおけるパケットのフィルタリングやルータ
における差別化サービスのためのパケットのクラス分け
やＩＰｓｅｃサービスにおける暗号アルゴリズムや鍵の
選択などのように、パケットのソースアドレスとデステ
ィネーションアドレスとからそのパケットに適用するサ
ービスを決定するような場合における、プレフィックス
を含む複数アドレスによる連想情報の探索方法及び装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a packet-switching network such as the Internet, which filters packets on a firewall, classifies packets for differentiated services in a router, and selects an encryption algorithm and a key in an IPsec service. The present invention relates to a method and an apparatus for searching for associative information using a plurality of addresses including a prefix in a case where a service to be applied to a packet is determined from a source address and a destination address of the packet.
【０００２】[0002]
【従来の技術】アドレスのプレフィックスの２つの組に
より指定され、かつ優先度付けがなされた情報の中か
ら、あるアドレスの組にマッチする情報を優先度を考慮
して探索する方法として、以下のような方法が挙げられ
る。2. Description of the Related Art As a method of searching for information matching a certain address set from information designated by two sets of address prefixes and assigned priorities in consideration of priority, the following method is used. Such a method is mentioned.
【０００３】第１の方法は、線形リストによる方法であ
る。これは、線形リスト中に優先度順に情報を並べてお
き、探索の際は先頭からマッチする情報を探索する方法
である。The first method is a method using a linear list. This is a method in which information is arranged in order of priority in a linear list, and when searching, information matching from the top is searched.
【０００４】第２の方法は、Ｖ.Ｓｒｉｎｉｖａｓａｎ
らにより提案されたＧｒｉｄ−ｏｆ−Ｔｒｉｅｓと呼ば
れる方法である（“Ｆａｓｔ ａｎｄ Ｓｃａｌａｂｌ
ｅＬａｙｅｒ Ｆｏｒ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ”, ＡＣ
Ｍ Ｓｉｇｃｏｍｍ ’９８, Ｓｅｐｔ． １９９
８）。この第２の方法は、２段の２分木を使用し、１段
目の２分木をｌｏｎｇｅｓｔ ｍａｔｃｈｉｎｇ（最長
一致）により構成し、１段目の各葉にはその葉に該当す
るすべての設定が探索できる２段目の２分木を作成する
ものである。探索においては、１段目の２分木をｌｏｎ
ｇｅｓｔ ｍａｔｃｈｉｎｇにより探索し、該当する葉
にある２段目の２分木を優先度を考慮して探索する。A second method is described in V. Srinivasan.
Is a method called Grid-of-Tries proposed by the authors ("Fast and Scalable").
eLayer For Switching ”, AC
M Sigcomm '98, Sept. 199
8). This second method uses a two-stage binary tree, configures the first-stage binary tree by longest matching (longest match), and assigns all leaves corresponding to the leaf to the first-stage leaves. This is for creating a second-level binary tree in which settings can be searched. In the search, the binary tree of the first stage is lon
A search is performed by guest matching, and a second-level binary tree in the corresponding leaf is searched in consideration of the priority.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
ごとき従来の探索方法によると、アドレスのプレフィッ
クスの２つの組により特定され、かつ優先度付けがなさ
れた大量の情報の中から、高速に探索すること及び追加
削除を効率的に行うことを両立させるのは困難であっ
た。However, according to the conventional search method as described above, a high-speed search can be performed from a large amount of information specified by two sets of address prefixes and prioritized. It has been difficult to achieve both efficient addition and deletion.
【０００６】即ち、線形リストによる第１の方法は、追
加や削除は容易にできるが、大量の情報を探索する際に
は遅くなるという問題がある。他方、２分木を用いた方
法としてＧｒｉｄ−ｏｆ−Ｔｒｉｅｓによる第２の方法
があるが、この方法は、探索は高速にできるが、情報の
追加削除には２分木を作成し直さなくてはならないた
め、追加削除に関して効率が非常に悪いという問題があ
る。That is, the first method using the linear list can easily add or delete, but has a problem that it becomes slow when searching for a large amount of information. On the other hand, as a method using a binary tree, there is a second method based on Grid-of-Tries. In this method, a search can be performed at high speed, but a binary tree is not recreated for adding or deleting information. Therefore, there is a problem that efficiency of addition and deletion is very low.
【０００７】従って、本発明の目的は上記の問題を解決
するため、高速な探索及び追加削除を効率的に行えるこ
とが可能なプレフィックスを含む複数アドレスによる連
想探索方法及び装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an associative search method and apparatus using a plurality of addresses including a prefix which can efficiently perform high-speed search and addition / deletion in order to solve the above-mentioned problems. .
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、１番目
のプレフィックスにより１段目の２分木を構成し、１段
目の２分木の各葉に１番目のプレフィックスが該当する
もののみによる２番目のプレフィックスによる２段目の
２分木を構成し、２段目の２分木の各葉には優先度付け
された情報を特定するもの（ポインタなど）を線形リス
トにより保持することにより情報を管理し、これを用い
てアドレスの組から情報の探索が行われる。According to the present invention, a first-stage binary tree is constituted by a first prefix, and the first prefix corresponds to each leaf of the first-stage binary tree. A binary tree of the second stage based on only the second prefix is constructed, and each leaf of the second stage binary tree holds information (pointer or the like) specifying the information assigned with priority in a linear list. In this way, information is managed, and the information is searched for from the set of addresses using the information.
【０００９】また、さらに２分木の各葉において、葉に
属する情報の優先度の最小又は最大値を保持させること
により、探索範囲を狭めている。Further, in each leaf of the binary tree, the search range is narrowed by holding the minimum or maximum value of the priority of the information belonging to the leaf.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明について実施形態を
用いて説明する。まず、表１のような情報を探索する場
合を想定する。この実施形態では、３２ビットのアドレ
スを想定している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to embodiments. First, it is assumed that information such as that shown in Table 1 is searched. In this embodiment, a 32-bit address is assumed.
【００１１】[0011]
【表１】 [Table 1]
【００１２】この情報を本発明で用いる２段階の２分木
に構成すると、図１に示すようになる。ソースアドレス
により１段目の２分木を構成し、デスティネーションア
ドレスにより２段目の２分木を構成している。When this information is configured in a two-stage binary tree used in the present invention, it becomes as shown in FIG. The source address constitutes a first-stage binary tree, and the destination address constitutes a second-stage binary tree.
【００１３】即ち、同図において、 葉における“ｂｉｔ:ｘ”はｘ ｂｉｔまでマッチして
いることを表している。 葉における“ｐｒｉ:ｙ”はその葉に属する情報の優
先度の最小値はｙであることを表している。 葉からの分岐は、“ｂｉｔ:”の値＋１ビット目が１
である場合には右、０である場合には左へ分岐する。[0013] That is, in the figure, "bit: x" in the leaf indicates that up to x bits are matched. “Pri: y” in the leaf indicates that the minimum value of the priority of the information belonging to the leaf is y. For the branch from the leaf, the value of the “bit:” + 1 bit is 1
If it is 0, it branches to the right, and if 0, it branches to the left.
【００１４】（１）探索処理 以下、探索処理について説明する。ここでは、ソースア
ドレスが10.240.240.1であり、デスティネーションアド
レスが192.168.0.1の場合の探索を行う。(1) Search Process Hereinafter, the search process will be described. Here, a search is performed when the source address is 10.240.240.1 and the destination address is 192.168.0.1.
【００１５】（１−１）まず始めにソースアドレスから
１ｓｔ−Ｔｒｅｅを探索する。この例ではソースアドレ
スが10.240.240.1なので、（Ａ）から始まり、（Ｂ）、
（Ｃ）の葉を順にたどる。それぞれの葉に関して、２ｎ
ｄ−Ｔｒｅｅがある場合にはそれを順に記憶しておく。
この場合では（Ｂ）及び（Ｃ）である。(1-1) First, 1st-Tree is searched from the source address. In this example, the source address is 10.240.240.1, so it starts from (A), (B),
(C) Follow the leaves in order. 2n for each leaf
If there is a d-Tree, it is stored in order.
In this case, (B) and (C).
【００１６】（１−２）次に（１−１）で記憶したもの
の２ｎｄ−Ｔｒｅｅを探索する。この例ではデスティネ
ーションアドレスは192.168.0.1である。まず、２ｎｄ
−Ｔｒｅｅ−１を探索する。各葉を評価する際に葉の線
形リストも探索し、優先度の最小値を持ったものを記憶
する。この場合では、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順にた
どることになる。（ａ）には線形リストがないため通過
する。（ｂ）には線形リストがあるため探索を行い線形
リストの中から最小の情報（ｂ−１）を保持する。この
場合は、優先度２の情報が見つかる。次に（ｃ）の線形
リストを探索し、優先度１の情報（ｃ−１）が見つかる
ので、前の情報と置き換える。これで２ｎｄ−Ｔｒｅｅ
−１の探索が終了し、ここでは、優先度１（ｃ−１）の
情報が見つかったことになる。(1-2) Next, the 2nd-tree of the data stored in (1-1) is searched. In this example, the destination address is 192.168.0.1. First, 2nd
Search for Tree-1. When evaluating each leaf, the linear list of leaves is also searched, and the one with the minimum priority is stored. In this case, (a), (b), and (c) are followed in this order. (A) passes because there is no linear list. Since (b) has a linear list, a search is performed and the minimum information (b-1) is held from the linear list. In this case, information of priority 2 is found. Next, the linear list of (c) is searched, and the information (c-1) of priority 1 is found, so that it is replaced with the previous information. This is 2nd-Tree
The search for -1 has been completed, and here, information of priority 1 (c-1) has been found.
【００１７】（１−３）次に同様にして２ｎｄ−Ｔｒｅ
ｅ−２を探索することになる。しかし、１ｓｔ−Ｔｒｅ
ｅの（Ｃ）の葉に属する優先度の最小値は３であること
から、（１−２）で見つけた優先度１より高い情報を見
つけることができないため、この２ｎｄ−Ｔｒｅｅ−２
は探索を行う必要はない。(1-3) Next, in the same manner, 2nd-Tr
e-2 will be searched. However, 1st-Tre
Since the minimum value of the priority belonging to the leaf (C) of e is 3, information higher than the priority 1 found in (1-2) cannot be found, and thus this 2nd-Tree-2
Does not need to perform a search.
【００１８】（１−４）以上のようにして、優先度１の
情報（ｃ−１）が探索される。(1-4) As described above, the information (c-1) of the priority 1 is searched.
【００１９】（２）追加処理 以下、追加処理について説明する。ここでは、表２の情
報を追加する場合について説明する。(2) Additional processing The additional processing will be described below. Here, a case where the information in Table 2 is added will be described.
【００２０】[0020]
【表２】 [Table 2]
【００２１】（２−０）まず、情報の線形リストｉｎｆ
ｏ−１ｉｓｔに優先度に従って追加する。(2-0) First, a linear list of information inf
o-1ist is added according to the priority.
【００２２】（２−１）情報を追加する場所を探す。ま
ず、ソースアドレスから１ｓｔ−Ｔｒｅｅを探索する。
該当する葉がない場合は作成するが、ここでは（Ｃ）が
あるので作成する必要はない。(2-1) Search for a place to add information. First, 1st-Tree is searched from the source address.
If there is no corresponding leaf, it is created. However, here, there is no need to create because there is (C).
【００２３】（２−２）次に該当する２ｎｄ−Ｔｒｅｅ
−２に移動し、探索するが、192.168.*/16の葉がないの
で作成する。そして図２に示すように、２ｎｄ−Ｔｒｅ
ｅ−２に葉を追加する。他の場合の挿入も葉の挿入に関
しては通常の２分木と同様の方法で行う。そして、その
葉の線形リストに今回追加する情報を追加する。(2-2) 2nd-Tree corresponding to the following:
Go to -2 and search, but create it because there are no 192.168. * / 16 leaves. Then, as shown in FIG. 2, 2nd-Tr
Add leaves to e-2. In other cases, leaf insertion is performed in the same manner as in a normal binary tree. Then, information to be added this time is added to the linear list of the leaves.
【００２４】（２−３）最後に葉の優先度の付け直しを
行う。この実現方法は、以下の通りである。『ある葉以
下に属する情報の最小値を求めて、その葉のｐｒｉにセ
ットする』を１ｓｔ−Ｔｒｅｅの先頭（Ａ）から再帰的
に適用する。(2-3) Finally, the priority of the leaf is reset. The method of realizing this is as follows. "Calculate the minimum value of information belonging to a certain leaf or less and set it to the pri of the leaf" is applied recursively from the top (A) of the first tree.
【００２５】（３）削除処理 以下、削除処理について説明する。ここでは、表３の情
報を削除する場合について説明する。(3) Deletion Processing Hereinafter, the deletion processing will be described. Here, a case where the information in Table 3 is deleted will be described.
【００２６】[0026]
【表３】 [Table 3]
【００２７】（３−１）まず、該当する情報を探す。こ
の場合では、１ｓｔ−Ｔｒｅｅを探索し（Ｂ）を発見す
る。次に２ｎｄ−Ｔｒｅｅを探索し、葉（ｃ）から（ｃ
−１）を発見する。(3-1) First, corresponding information is searched for. In this case, the first tree is searched to find (B). Next, 2nd-Tree is searched, and from leaf (c) to (c
-1) is found.
【００２８】（３−２）葉（ｃ）から（ｃ−１）を図３
のように削除する。この際に葉が必要ない場合には葉も
削除する。この場合には葉（ｃ）は探索に必要なくなる
ため削除する。同様にして、必要のない葉は削除する。
場合によっては２ｎｄ−Ｔｒｅｅごと削除する場合もあ
る。(3-2) FIG. 3 shows leaves (c) to (c-1).
To remove. At this time, if no leaf is required, the leaf is also deleted. In this case, the leaf (c) is deleted because it is not necessary for the search. Similarly, unnecessary leaves are deleted.
In some cases, every 2nd-Tree may be deleted.
【００２９】（３−３）葉の優先度の付け直しを行う。
この実現方法は、以下の通りである。『ある葉以下に属
する情報の最小値を求めて、その葉のｐｒｉにセットす
る』を１ｓｔ−Ｔｒｅｅの先頭（Ａ）から再帰的に適用
する。(3-3) The priority of the leaf is reset.
The method of realizing this is as follows. "Calculate the minimum value of information belonging to a certain leaf or less and set it to the pri of the leaf" is applied recursively from the top (A) of the first tree.
【００３０】（３−４）最後に情報の線形リストｉｎｆ
ｏ−１ｉｓｔから削除する。(3-4) Finally, a linear list of information inf
o-1 first.
【００３１】以下ではアドレスプレフィックスの２つの
組とその他にプロトコルによる指定が行われた場合につ
いて説明する。In the following, a description will be given of a case where two sets of address prefixes and other designations are made by a protocol.
【００３２】この場合には、図４のようにプロトコルに
よるハッシュテーブルを作成し、その先に上記のような
２段階の２分木を作成する。In this case, a hash table based on a protocol is created as shown in FIG. 4, and a two-stage binary tree as described above is created ahead of the hash table.
【００３３】検索処理に関しては、まずプロトコルによ
りハッシュテーブルを検索し、該当するテーブルの先に
ある２段階の２分木を上述と同様な方法により検索を行
う。As for the search processing, first, a hash table is searched by a protocol, and a two-stage binary tree at the end of the corresponding table is searched by the same method as described above.
【００３４】追加処理に関しては、まずプロトコルによ
りハッシュテーブルを検索し、該当するテーブルの先に
２段階の２分木があれば、その先に上述と同様な方法に
より追加を行い、なければ２段階の２分木を作成し、追
加を行う。Regarding the addition processing, first, a hash table is searched by a protocol, and if there is a two-stage binary tree at the end of the corresponding table, addition is performed by the same method as described above. Is created and added.
【００３５】削除処理に関しては、まずプロトコルによ
りハッシュテーブルを検索し、該当するテーブルの先に
２段階の２分木があれば、その先から上述と同様な方法
により削除を行う。In the deletion process, first, a hash table is searched by a protocol, and if there is a two-stage binary tree at the end of the corresponding table, the hash table is deleted from that end in the same manner as described above.
【００３６】以上述べた実施形態は全て本発明を例示的
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。The embodiments described above are merely examples of the present invention, and do not limit the present invention. The present invention can be embodied in various other modified forms and modified forms. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the appended claims and their equivalents.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、２段階の２分木と線形リストを併用し、２分木を再
構成することなく追加削除を行えるようにすることによ
り、高速な探索と容易な追加削除を両立することができ
る。これは、大量の情報(設定)の中から２つのアドレス
をキーとして探索し、かつその情報が変化するような場
合に有効である。例えば、ＩＰｓｅｃを使用し、かつ一
定時間ごとにＳＡ（鍵など）更新が行われる状況で、送
出するパケットごとにこのＳＡの探索を行わなければな
らない状況などである。As described above in detail, according to the present invention, a two-stage binary tree is used in combination with a linear list so that addition and deletion can be performed without reconstructing the binary tree. High-speed search and easy addition and deletion can both be achieved. This is effective when a large amount of information (settings) is searched using two addresses as keys and the information changes. For example, there is a situation in which IPsec is used, and an SA (key or the like) is updated at regular intervals, and the SA must be searched for each packet to be transmitted.
【００３８】また、ファイヤーウォールルータなどにお
いて、パケットのフィルタリングをする際にポリシーを
一定時間ごとに更新するような場合にも有効である。Further, the present invention is also effective in a case where a policy is updated at regular time intervals when filtering a packet in a firewall router or the like.
【００３９】このように、この発明はセキュリティなど
を考慮したサーバやルータなどにおけるパケット処理の
際のキーテクノロジとしての利用が見込める。As described above, the present invention can be expected to be used as a key technology in packet processing in a server or router in consideration of security or the like.
【図１】探索に用いる情報の管理方法を示した図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a method for managing information used for search.
【図２】情報の追加方法を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a method of adding information.
【図３】情報の削除方法を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing a method of deleting information.
【図４】ハッシュテーブルを用いて情報管理方法を示し
た図である。FIG. 4 is a diagram showing an information management method using a hash table.
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Claims (6)
より指定され、かつ優先度付けがなされた情報の中か
ら、あるアドレスの組にマッチする情報を優先度を考慮
して探索する、プレフィックスを含む複数アドレスによ
る連想情報探索方法であって、 １番目のプレフィックスにより１段目の２分木を構成
し、１段目の２分木の各葉に１番目のプレフィックスが
該当するもののみによる２番目のプレフィックスによる
２段目の２分木を構成し、２段目の２分木の各葉には優
先度付けされた情報を特定するものを線形リストにより
保持することにより情報を管理し、これを用いてアドレ
スの組から情報の探索を行うことを特徴とする探索方
法。1. A method including a plurality of prefixes for searching for information that matches a certain set of addresses from information specified by two sets of address prefixes and assigned priority, in consideration of priority. An associative information search method using an address, wherein a first-stage binary tree is formed by a first prefix, and a second-stage tree is formed only by the first prefix corresponding to each leaf of the first-stage binary tree. Information is managed by forming a binary tree in the second stage of the prefix using prefixes and holding, in each leaf of the second stage binary tree, information specifying priority-assigned information in a linear list. A search method for searching information from a set of addresses by using the search method.
の優先度の最小値を保持させることにより、探索範囲を
狭めることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記
載の方法。2. The method according to claim 1, wherein in each leaf of the binary tree, a search range is narrowed by holding a minimum value of the priority of information belonging to the leaf. .
レフィックスでは表現されないプロトコル又はポート番
号とにより指定され、かつ優先度付けがなされた情報の
中から、あるアドレスの組にマッチする情報を優先度を
考慮して探索する方法であって、 プロトコル又はポート番号によりハッシュテーブルを作
成し、その先に前記２段階の２分木を作成することによ
り情報を管理し、これを用いてアドレスの組及びプロト
コル又はポート番号から情報の探索を行うことを特徴と
する請求項１に記載の方法。3. Information which is specified by two sets of address prefixes and a protocol or port number which is not represented by a prefix and which is assigned priority and which matches a certain set of addresses is considered in priority. A hash table based on a protocol or a port number, and managing the information by creating a binary tree of the two stages ahead of the hash table. The method according to claim 1, wherein the information is searched for from the port number.
より指定され、かつ優先度付けがなされた情報の中か
ら、あるアドレスの組にマッチする情報を優先度を考慮
して探索する、プレフィックスを含む複数アドレスによ
る連想情報探索装置であって、 １番目のプレフィックスにより１段目の２分木を構成
し、１段目の２分木の各葉に１番目のプレフィックスが
該当するもののみによる２番目のプレフィックスによる
２段目の２分木を構成し、２段目の２分木の各葉には優
先度付けされた情報を特定するものを線形リストにより
保持することにより情報を管理し、これを用いてアドレ
スの組から情報の探索を行うことを特徴とする探索装
置。4. A method including a plurality of prefix-containing information that searches for information matching a certain address set from information specified by two sets of address prefixes and assigned priority, in consideration of priority. An associative information search device based on an address, wherein a first-stage binary tree is formed by a first prefix, and a second-stage tree is formed only by the first prefix corresponding to each leaf of the first-stage binary tree. Information is managed by forming a binary tree in the second stage of the prefix using prefixes and holding, in each leaf of the second stage binary tree, information specifying priority-assigned information in a linear list. A search device for searching for information from a set of addresses using the search device.
の優先度の最小値を保持させることにより、探索範囲を
狭めることを特徴とする請求項４に記載の装置。5. The apparatus according to claim 4, wherein in each leaf of the binary tree, a search range is narrowed by holding a minimum value of the priority of information belonging to the leaf.
レフィックスでは表現されないプロトコル又はポート番
号により指定され、かつ優先度付けがなされた情報の中
から、あるアドレスの組にマッチする情報を優先度を考
慮して探索する装置であって、 プロトコル又はポート番号によりハッシュテーブルを作
成し、その先に前記２段階の２分木を作成することによ
り情報を管理し、これを用いてアドレスの組及びプロト
コル又はポート番号から情報の探索を行うことを特徴と
する請求項４に記載の装置。6. An information matching a certain address set from two sets of address prefixes and prioritized information specified by a protocol or a port number not expressed by the prefix, in consideration of priority. A hash table based on a protocol or a port number, and managing information by creating a binary tree of the two stages ahead of the hash table. 5. The apparatus according to claim 4, wherein information is searched from the number.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000160004A JP3591426B2 (en) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | Method and apparatus for searching for associative information using a plurality of addresses including a prefix |
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| JP2000160004A JP3591426B2 (en) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | Method and apparatus for searching for associative information using a plurality of addresses including a prefix |
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|---|---|
| JP2001339436A true JP2001339436A (en) | 2001-12-07 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| KR100586461B1 (en) | 2003-10-15 | 2006-06-08 | 임혜숙 | Method, Hardware Architecture and Recording Medium for Searching IP Address by Using Pipeline Binary Tree |
| CN100417150C (en) * | 2003-11-11 | 2008-09-03 | 中兴通讯股份有限公司 | Method of access control list or security policy database |
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2000
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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