16、Bloom Filter在网络通信及命名数据网络中的应用

Bloom Filter在网络通信及命名数据网络中的应用

1. Bloom Filter在网络通信中的应用

1.1 数据包传输与Bloom Filter

在网络通信里，数据包要抵达目的地。当节点收到数据包时，会提取其中的Bloom Filter并进行查找操作，以此确定数据包接下来要走的链路。若数据包的目的地是另一个子网的节点，popper交换机就会把Bloom Filter从zBF复制到iBF，接着对Bloom Filter执行查找操作，从而确定目标子网。要是popper交换机位于两个以上的子网中，那么执行的查找操作数量就取决于子网的数量。

1.2 搜索功能

路由器会在路由表中存储信息，以确定数据包需要转发到的下一个节点。路由表包含网络ID、子网掩码、下一跳、出站接口和度量等内容，它存储在设备的RAM里。需要将数据包的目的地址与路由表中的条目进行核对，这种匹配被称作最长前缀匹配，因为地址的最长位数要与路由表中的条目相匹配。Bloom Filter进行查找操作所需的时间是恒定的，所以它也是解决最长前缀匹配问题的一个不错选择。

1.2.1 Lim和Byun算法

Lim和Byun提出了一种用于提升基于叶推区域的四叉树（AQT）性能的算法。数据包依据一组规则进行分类，由于规则众多且内容庞大，无法存储在片上内存中。但存储在片外内存会增加访问规则的时间复杂度。该算法运用Bloom Filter和哈希表来为每个接收到的数据包检索所需的规则。AQT是一种树结构，部分节点存储规则，通过搜索这棵树来选择合适的规则。AQT通过组合源和目的前缀字段得到的码字来构建。在叶推AQT中，内部规则节点被推到叶子节点，这样能提高搜索时间。在这