[發(fā)明專利]用于IP與MAC地址映射表的壓縮存儲及快速查找系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN111988229B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設計）人: 鄧政;鄭容;劉望;陳伯芳;詹萬鵬;危必波;張小波;王永業(yè);陳默;王越
• 申請（專利權）人: 武漢中元華電軟件有限公司
• 主分類號: H04L45/74
• 分類號: H04L45/74;H04L45/745;H04L61/5007;H04L61/10;H04L69/04;H04L101/622
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

本發(fā)明公開了一種用于IP與MAC地址映射表的壓縮存儲及快速查找系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)中：寄存器組，用于存放大概率IP字段和對應的生命周期倒計時器；設置多個寄存器組，并對寄存器組進行依次編號，用寄存器組的對應編號來表示其對應的大概率IP字段；存儲單元陣列，用于存放數(shù)據(jù)塊組成的陣列，陣列的行數(shù)為2的“尋址位寬”次冪，尋址位寬即尋址字段的位寬度；列數(shù)為允許沖突點的個數(shù)，允許沖突點為具有相同尋址字段，但大概率IP字段或其它字段相異的IP地址；數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)結構為：其它字段、MAC地址、寄存器組對應的編號、該數(shù)據(jù)塊對應的生命周期倒計時器。本發(fā)明基于硬件實現(xiàn)，減少CPU的負荷，提高存儲查找的效率，能減少存儲單元的大小，實現(xiàn)快速查詢。

技術領域

本發(fā)明涉及網(wǎng)絡通信技術領域，尤其涉及一種用于IP與MAC地址映射表的壓縮存儲及快速查找系統(tǒng)及方法。

背景技術

在網(wǎng)絡內可以規(guī)劃使用的IP地址，當有主機要加入該網(wǎng)絡時，分配某個IP地址給其使用，當該主機脫離本網(wǎng)絡，先前分配給他的IP地址可以給另一臺新的主機再使用，因此在網(wǎng)絡通信中就需要實時的知曉某個IP地址到底是哪臺設備在使用，而標志設備的唯一ID就是他的MAC地址。因此需要存儲最新的網(wǎng)絡內的IP地址與MAC地址的映射關系。

在傳統(tǒng)設備中這部分工作由CPU來完成。而CPU的工作方式是串行的，即他在執(zhí)行某項任務時就不能執(zhí)行其他任務了，一次只能有一項任務在做，如果想提高CPU處理其他任務的效率，就必須釋放他的部分工作。FPGA因其并行工作及可編程屬性，且具備一定的存儲的單元(無需再外掛DDR，省成本)，被選中來替代CPU處理該部分工作就具有明顯的優(yōu)勢。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題在于針對現(xiàn)有技術中的缺陷，提供一種用于IP與MAC地址映射表的壓縮存儲及快速查找系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發(fā)明提供一種用于IP與MAC地址映射表的壓縮存儲及快速查找系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

IP地址拆分單元，用于將IP地址劃分為：大概率IP字段、尋址字段、其它字段；其劃分規(guī)則為：將IP地址以二進制數(shù)表示，以8位為單位被分割，32位的IP地址被分割成4個字段，轉換為十進制，即采用點分十進制描述方法，預先設定一個大概率閾值；哪個字段的十進制數(shù)相同的次數(shù)最少，則被劃分為尋址字段；哪些字段相同的次數(shù)超過大概率閾值，則被劃分為大概率字段；未被選中的即為其他字段；

寄存器組，用于存放大概率IP字段和對應的生命周期倒計時器；設置多個寄存器組，并對寄存器組進行依次編號，用寄存器組的對應編號來表示其對應的大概率IP字段；

存儲單元陣列，用于存放數(shù)據(jù)塊組成的陣列，陣列的行數(shù)為2的“尋址位寬”次冪，尋址位寬即尋址字段的二進制位寬度；列數(shù)為允許沖突點的個數(shù)，允許沖突點為具有相同尋址字段，但大概率IP字段或其它字段相異的IP地址；數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)結構為：其它字段、MAC地址、寄存器組對應的編號、該數(shù)據(jù)塊對應的生命周期倒計時器；

地址寫入單元，用于獲取需要寫入的IP地址和對應的MAC地址，并將IP地址和MAC地址按照寄存器組和存儲單元陣列的數(shù)據(jù)結構寫入其中；

地址讀取單元，用于獲取需要讀取的IP地址，根據(jù)其尋址字段讀取存儲單元陣列，并根據(jù)讀取到的編號進而讀取寄存器組，讀取成功后返回數(shù)據(jù)塊中存儲的MAC地址。

進一步地，本發(fā)明的寄存器組中的數(shù)據(jù)結構具體為：

大概率IP字段：記作IP[m:n]，表示IP地址區(qū)間中，動態(tài)指定的大概率字段的上限位標n及下限位標m；

寄存器組的生命周期倒計時器：記作reg_alive_s_time，采用16位寬的計時器，以滿足TCP_IP協(xié)議要求。

進一步地，本發(fā)明的寄存器組的設置個數(shù)為：