本文给出了一种基于前缀扩展的分段快速路由查找算法。该算法可以结合硬件实现的优点，并运用多级流水线处理方法，因而具有查找速度快、支持动态更新和实现简单等优点，十分适合于20 Gbps核心路由器环境下的查找机制。
【基于FPGA的高速路由查找算法】是一种针对20 Gbps核心路由器环境下优化的路由查找机制，它结合了硬件实现的优势，通过应用前缀扩展的分段快速路由查找算法，实现了高速查找、动态更新和简洁的实现方式。该算法的核心在于多级流水线处理，能够有效地解决传统路由查找方法中的效率问题。
传统的路由查找方法如软件查表法，由于至少需要5次查找，无法适应高速链路需求；基于Cache的查找方法虽然依赖于流量模式，但随着网络数据量增长，其命中率会下降；而Stanford算法虽然查找速度快，但占用存储空间大，更新表项操作复杂。为了解决这些问题，本文提出了一种新的方案。
算法设计上，将查找过程分为4级，利用多表结构，每级分别对应一个存储块。在串行查找中，可能需要访问1至4次存储器，而通过并行化设计，采用4级流水线，可以确保在访问一次存储器后完成一次数据包的查找。为了优化存储空间分配，采用了动态规划算法来确定四个目标层的大小，保证了四个存储块的容量均衡，同时减少了更新单元的数量，支持了动态更新。
查找算法基于分段查找和前缀扩展技术，将IPv4的32位地址分为4段，每段分别存储在单独的内存区域（TBL1-TBL4）。在第一段（TBL1）中，通过前缀扩展将所有小于等于length1的前缀扩展为length1长度。查找过程从第一段开始，逐段解析IP地址并取对应内存区域的地址，直到找到下一跳地址。插入过程类似，但需根据前缀信息覆盖或分配存储空间。
目标层的确定是通过动态规划方法，寻找在给定前缀长度下，k个目标层所需的最小前缀扩展数，以优化存储空间的使用。
硬件结构包括存储器模块、查找模块和更新模块。4个存储模块分别存储TBL数据，查找模块负责查找，更新模块处理路由信息的更新。设计采用Stratix系列FPGA芯片，通过Verilog硬件描述语言在QuartusII平台上进行设计、综合和布局布线，最终实现实时查找速度达100MHz，满足20Gbps链路的高速处理需求。
通过实验分析，使用50,000条前缀数据模拟生成，确定了4个目标层（20, 22, 24, 和 32），证明了算法的高效性和实用性。
