《计算机工程与科学》论文排版样稿

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1、一种支持高速IPv6转发的路由器体系结构FIS*基金资助：国家自然科学基金资助项目（******）ARouterArchitecture—FISFacilitatingHigh-speedIPv6Forwarding***，***D**Y**-b**，S*J**-s**（国防科技大学计算机学院，湖南长沙410073）（SchoolofComputerScience,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073,China）摘要：本文提出了一种在交换网络中执行转

2、发操作的路由器体系结构（ForwardingInSwitch,FIS），采用多个低速的具有独立转发和交换功能的转发交换结点FSN（ForwardingandSwitchingNode），组成多级流水线结构，以流水的方式执行报文转发和交换。本文对FIS中实现IPv6转发的关键技术—IPv6转发表的分解、转发表到FSN结点的映射、IPv6转发引擎的设计及报文调度算法进行了深入的研究，基于FIS体系结构，提出了易于硬件实现的IPv6查找机制和基于hash老化的报文调度算法，为下一步FIS原型系统的实现提供了切实可行的方案。A

3、bstract:Arouterarchitectureperformingforwardinginswitch(FIS)isproposedthatconsistsofmulti-stage,lowerspeednodescalledFSNperformingIP-lookupsandswitchingindependently,thusIP-lookupsandswitchingformultiplepacketsbeingpipelined.WeinvestigatethekeytechnologiesofIPv6

4、forwardingforthisarchitectureincludingthepartitionofIPv6forwardingtable,thelogicalmappingfromforwardingtabletoFSNnodes,thedesignofIPv6forwardingengineaswellasthepacketschedulingalgorithm.ConsequentlybasedonFISarchitectureascalableIPv6lookupmechanismandapacketsch

5、edulingalgorithmbasedonhashmissareproposedwhichprovideapracticalwaytoimplementFISprototype.关键词：FIS路由器体系结构；转发表分解；转发表映射；IPv6转发Keywords:FISrouterarchitecture;partitionofforwardingtable;mappingofforwardingtable;IPv6forwarding中图分类号：TP393文献标识码：A1.引言　目前IPv4地址枯竭问题日益凸显，以

6、IPv6为核心的下一代互联网随之提上日程。IPv6采用128位地址长度，地址资源极其丰富，有人形容，世界上的每一粒沙子都会有一个IP地址。与IPv4相比，除了丰富的地址空间，IPv6还兼具QoS、组播、安全和IP移动性等方面的优势。IPv6核心路由器是用于下一代互联网建设的关键技术设备，IPv6路由器设计的主要障碍是相对较慢的IP查找算法。目前路由器采用精确转发、集中式交换的体系结构，即首先由转发部件对报文进行精确查表确定其转发决策，然后由集中式的交换网络将报文交换至目的端口。在这种传统的路由器体系结构中，转发部件难以

7、满足FIB表容量增长和线速转发的需求，而集中式的交换网络难以满足端口速率和端口密度的需求。本文提出一种基于部分转发和流水交换的并行路由器体系结构，路由器由多个结点构成，每个结点是独立的具有一定转发和交换能力的功能部件，称之为转发交换结点FSN（ForwardingandSwitchingNode）。每个FSN结点仅保存转发表的一部分，完成报文的部分转发操作，直至出口FSN结点才得到报文的最终转发决策，称之为部分转发技术。FIS体系结构的优势在于通过分解路由表，降低了单个转发部件的查找复杂度；报文流被分派到多个FSN结点

8、并行处理，降低了高速报文缓冲对存储器带宽的需求。FIS通过同时开发报文转发和交换操作的并行度，缓解了高链路速率和FIB处理极限在路由器体系结构设计中的尖锐矛盾。1.FIS关键技术IPv6路由查找仍然是最长前缀匹配，在FIS中实现IPv6转发有着得天独厚的优势：部分查找技术通过分解IPv6转发表降低了查找复杂度，流水处理方式有利于执