IP address lookup modules for backbone routers should store 100Ks of entries, find the longest prefix match (LPM) for each incoming packet at 10s of Gbps line speed and support thousands of lookup table updates each second. It is desired that these updates are non-blocking, that is without disrupting the ongoing lookups. Furthermore, considering the increasing line rates and table sizes, the scalability of the design is very important. The goal of this thesis is developing hardware IP lookup architectures that perform single clock cycle lookups and non-blocking updates that are entirely carried out on hardware. To this end, we propose a custom TCAM architecture for IP lookup that we call S-DIRECT-Scalable and Dynamically REConfigurable TCAM and a complete IP lookup solution that utilizes different types of memory that we call SHIP-Scalable Highspeed IP lookup. Both S-DIRECT and SHIP feature a modular design that allows seamless scaling to different table sizes. We implement the developed architectures on FPGA with a resource efficient realization and provide the hardware requirements for implementation on other platforms. We demonstrate the viability of our architectures with a full implementation on FPGA that can store contemporary routing tables.

Omurga yönlendiricilerindeki IP adres arama modülleri 100K?larca girdiyi depolayabilmeli, 10?larca Gbps hat hızında gelen her bir paket için en uzun önek eşleşmesini bulabilmeli ve her saniyede gerçekleşen binlerce arama tablosu güncellemesini destekleyebilmelidir. Bu güncellemelerin engelleyici olmamaları, yani süregelen aramaları engellememeleri, arzu edilmektedir. Üstelik, artan hat hızları ve tablo boyutları göz önünde bulundurulduğunda, tasarımın ölçeklenebilirliği çok önemlidir. Bu tezin amacı, tek saat işareti içerisinde arama ve engelleyici olmayan güncellemelerin tamamen donanımda gerçekleştirildiği donanımsal IP arama mimarileri geliştirmektir. Bu amaçla, S-DIRECT-Ölçeklenebilir ve Dinamik Olarak Yeniden Şekillendirilebilir TCAM adını verdiğimiz, IP aramaya özel bir TCAM mimarisi ve SHIP-Ölçeklenebilir Yüksek Hızlı IP Arama adını verdiğimiz farklı hafıza türlerinden faydalanan bütün bir IP arama çözümü sunuyoruz. Hem S-DIRECT hem de SHIP farklı tablo boyutlarına sorunsuz ölçeklenmeyi sağlayan modüler tasarım vasfına sahiptirler. Geliştirilen mimarileri FPGA üzerinde kaynak etkin bir gerçeklemeyle uyguluyoruz ve diğer platformlardaki uygulamalar için donanım gereksinimlerini belirtiyoruz. Mimarilerimizin uygulanabilirliğini çağdaş yönlendirme tablolarını depolayabilen FPGA üzerindeki bütün bir gerçekleştirim ile gösteriyoruz.