Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Saidi,MasoudReza Hashemi
حسین سعیدی (استاد راهنما) مسعودرضا هاشمی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammad Behdadfar
محمد بهدادفر

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1383

TITLE

Introduction of Scalar Search Algorithm to Find the Longest Prefix in IP Network
One of the most important algorithms in an IP router is the Longest Prefix Matching which is used in finding the next hop and/or output port for each incoming packet. In an IP router, the destination IP address is extracted from each incoming packet. Then, its Longest Matching Prefix will be chosen from the set of prefixes stored in the routing table. According to the growing rate of communication links, much effort has been done to improve the required time for prefix search and table updates. In this thesis, a novel concept is introduced for processing, storing and comparing the prefixes, considering each prefix as a number. The properties of this kind of treating prefixes leads to fast search and update of routing tables in a way that the proposed schemes are capable of storing prefixes in balanced trees. As an advantage, these structures make the prefix search and update times limited to O(log n) . Also, the proposed idea is mathematically modeled using a novel concept of relations. In addition, a lower bound is introduced for the storage requirements in coding a set of prefixes. Finally, the proposed algorithms are compared with some of the competitive solutions. Keywords: Longest Prefix Matching, Longest Matching Prefix, Coded Prefixes, Scalar Prefixes, Double Relation Chains
یکی از مهمترین الگوریتم‌های اجرا شده در یک مسیریاب IP، الگوریتم جستجوی پیشوند است که به منظور یافتن پورت خروجی به ازای هر بستة ورودی بهکار می‌رود. در یک مسیریاب IP، به ازای هر بستة ورودی، آدرس IP مقصد آن استخراج می‌شود. سپس طولانیترین پیشوند منطبق شونده با آن از بین مجموعة پیشوندهایی که در جدول مسیریابی ذخیره شده‌اند، انتخاب می‌گردد. با توجه به نرخ رشد سرعت و همچنین نرخ تغییرات در مسیر‌های ارتباطی، همواره تلاش شده است ‌زمان‌های جستجو و بهروزسازی تدریجی جداول تا اندازة ممکن بهبود یابد. در این راستا، الگوریتم‌های مختلفی پیشنهاد شده است که برای نمونه میتوان به روش‌های مبتنی بر استفاده از درخت‌های Trie اشاره کرد. از آنجا که کارایی این روش‌ها در جستجو و بهروزسازی، عمدتاً تابعی از طول آدرس IP است و یا در بعضی موارد نیاز به حافظة نسبتاً بالایی دارند، روش‌های جایگزینی پیشنهاد شده است که در معمولترین آن‌ها یک پیشوند به صورت بازه‌ای از آدرس‌های IP در نظر گرفتهمی‌شود. با وجود این که پیچیدگی جستجو و بهروزسازی جداول در این روش‌ها از طول آدرس IP مستقل است، این نحوه از در نظر گرفتن پیشوندها میتواند باز به حجم بالای حافظة مصرفی یا زمان غیر بهینة جستجو برای یافتن طولانیترین پیشوند منطبق شونده یا بهروزسازی پیشوندها منجر شود. در این رساله، مفهومی جدید برای پردازش، ذخیرهسازی و مقایسة پیشوندها ارائه می‌شود که بر خلاف روش‌های قبلی، هر پیشوند را به صورت یک عدد قابل مقایسه با دیگر پیشوندها در نظر می‌گیرد. خواص ایجاد شده از این نحوة برخورد با پیشوندها و ذخیرة آن‌ها، به تسریع همزمان عملیات جستجو و به روز سازی جداول مسیریابی می‌انجامد که در الگوریتم‌های موجود نادر است به صورتی که روش پیشنهادی و نسخة بهبود یافتة آن، قابلیت ذخیره‌سازی پیشوندها بر روی درخت‌های متوازن با حداکثر ارتفاع O(log n) را برآورده می‌سازند. به عنوان یک مزیت، این ساختارها زمان جستجو و به‌روز‌سازی تدریجی پیشوندها را که نتیجه‌ای از تعداد دسترسی به گره‌های درخت است، به O(log n) محدود می‌سازند که در آن n تعداد پیشوندهاست. همچنین ایدة پیشنهادی توسط مفهوم جدیدی از رابطه‌های ترتیب، به صورت ریاضی مدل شده است. علاوه بر این، یک حد پایین برای حافظة مورد نیاز در کد کردن مجموعه‌ای از پیشوندها ارائه شده است. در پایان، کارایی الگوریتم‌های پیشنهادی با بعضی راه‌حل‌های جدید موجود مقایسه شده است. کلمات کلیدی: 1- طولانی‌ترین پیشوند منطبق شونده 2-پیشوندهای کدشده 3-پیشوندهای اسکالر 4-زنجیرهای دو‌رابطه‌ای

ارتقاء امنیت وب با وف بومی