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路由驗證和路由查找是實現(xiàn)安全路由和高效轉發(fā)的關鍵技術。隨著網絡規(guī)模和網絡流量的持續(xù)增長以及大范圍路由異常事件頻發(fā)，路由查找和路由驗證面臨嚴峻的性能挑戰(zhàn)。中國科學院計算機網絡信息中心前瞻實驗室團隊圍繞上述挑戰(zhàn)開展研究，提出一系列創(chuàng)新算法與機制，部分算法已在實際系統(tǒng)部署應用。

針對BGP路由驗證的性能挑戰(zhàn)，該團隊通過深入建模分析提出現(xiàn)有方案的性能瓶頸源自底層的塊驗證模型，提出從根本上突破性能瓶頸的新型授權前綴驗證模型，并基于這一模型設計了基于樹比特位圖的高效路由起源驗證算法h²ROV。h²ROV能夠提升驗證速度并有效降低存儲開銷。算法實驗結果顯示，相比于業(yè)界最優(yōu)算法，h²ROV在IPv4場景下驗證速度提高了1.4倍，內存開銷減少了69.9%。系統(tǒng)驗證結果表明，h²ROV對于路由消息處理流程的影響減少10.4%~61.4%，對于BGP全網收斂時間的影響降低2.2%~16.3%。相關成果被USENIX NSDI 2025錄用。

針對SDN流表查找的性能挑戰(zhàn)，該團隊聯(lián)合華為算法專家深入分析多維規(guī)則的內在關聯(lián)，提出哈希元組劃分合并算法BTP，平衡各元組之間以及元組內部哈希表內的負載，有效減少哈希元組數(shù)以及規(guī)則合并引發(fā)的哈希沖突，從而提高查找與更新性能。實驗效果顯示，相比經典算法PSTSS和最新方法DT、TupleTree，BTP的查找性能可分別提高16.5倍、2.2倍、3.3倍。相關成果被IEEE INFOCOM 2025錄用。

針對IPv6路由查找的性能挑戰(zhàn)，該團隊聯(lián)合華為算法專家通過分析不同網絡場景下IPv6規(guī)則的分布特點，提出基于啟發(fā)式二分搜索的高性能IPv6路由查找的方法HBS，并在此基礎上提出樹旋轉機制可針對IPv6前綴分布特點動態(tài)調整樹形，實現(xiàn)不同網絡場景下的自適應高性能路由查找。實驗效果表明，相比經典算法SBS、Tree Bitmap以及最新方法SAIL、Poptrie，HBS的查找性能最高可提升17.5倍、15.5倍、26.6倍和30.2倍。相關成果被IEEE/ACM Transactions on Networking錄用。

研究工作得到國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學基金的支持。

h²ROV基本原理與核心數(shù)據(jù)結構

BTP工作原理

HBS基本原理

樹旋轉方法基本原理