IPv6 FIB路由查找及更新之挑战和测试原则

　　IPv6 address长度是128bit,Ipv4 address长度的32bit.就地址长度而言，扩大4倍。就容量而言，扩大了2^96倍。IPv6 Address Lookup对路由器设备的挑战有多大，是比IPv4难4倍还是难40倍?当前路由设备对IPv6 FIB查表的支持程度竟究如何?本文从三层转发最长匹配(LPM)原理出发，对比分析IPv6对路由器设备的带来的挑战难度。同时，根据LPM的实现原理，提出对现有设备IPv6 Address lookup及IPv6 FIB支持情况的测试用例的设计三原则：IPv6地址离散性、不同掩码长度，IPv6 Prefix有嵌套和分叉。同时，根据这三个原则对国内运营商选型测试中常用的两例IPv6测试进行分析，指出其优点改进方向。最后，提出一个满足上述四个原则的测试用例脚本。

　　1.迎接IPv6时代-Are the Boxes Ready?

　　全球的IPv4地址即将用完，尤其是中国的地址最为紧缺。另一方面，物联网概念的提出，对IP地址的需求成N倍增长。因此，IPv6地址即将走上舞台。中国政府已经将Ipv6的推进提到国家战略的高度。中国的各大运营商也对应Ipv6网络演进纷纷采取大动作，例如中国电信宣布成为全球首家认证通过的 IPv6宽带接入运营商。

　　近年来，国内外各设备运营商纷纷对路由器设备展开IPv6 Address Lookup能力的测试，以期望这些设备能在未来的IPv6商用网络中发挥正常作用。测试的内容，主要考核点：IPv6 FIB容量、IPv6路由刷新性能、IPv6转发性能。

　　由于全世界IPv6并未大规模商用，IPv6路由分布和地址分配方案都存在较大变数。另一方面，IPv6地址容量大得足以给地球上每一粒沙子分配一个地址;而当前设备能处理的IPv6地址和前缀容量很有限，相对IPv6整个容量而言只能算沧海中的一小粟。因此，如何设计一个具备代表性的测试用例，以客观地评价设备对未来商用网络的支持情况，就变成一个非常重要的工作。

　　IPv6 address长度是128bit,Ipv4 address长度的32bit.就地址长度而言，扩大4倍。就容量而言，扩大了2^96倍。IPv6 Address Lookup对路由器设备的挑战有多大，是比IPv4难4倍还是难40倍?当前路由设备对IPv6 Address Lookup支持程度究竟如何?当前这方面的分析很少。

　　众所周知，三层转发查找远远比二层转发要难。难度差别来源于三层转发的一个本质特殊：最长匹配LPM.

　　2 路由查找LPM算法及实现

　　2.1 什么是最长匹配LPM?

　　最长匹配(Longest Prefix Match)是指如果一个IPv4地址与FIB表中的多个路由前缀(prefix)匹配，则以掩码长度最长的前缀为最终匹配结果。例如，一个路由器中有4条路由：

　　1) 1.*.*.*/8

　　2) 1.2.*.*/16

　　3) 1.2.3.*/24

　　4) 1.2.3.4/32

　　一个IPv4地址1.2.3.5在上述路由表中查找时，会与前3项前缀匹配上，与第4项匹配不上。匹配上的3个前缀中，1.2.3.*/24的掩码最长，所以它就是最长匹配结果。