Implémentation d'une mémoire cache supportant la recherche IP

La croissance explosive du trafic Internet a été accompagnée d'une croissance exponentielle de la bande passante des liens de transmission des équipements de traitement de données, à savoir les routeurs, rendue possible par le déploiement de la fibre optique. Les routeurs sont devenus le principal goulot d'étranglement du traitement des paquets circulant dans le réseau. L'implémentation matérielle permet aux routeurs de satisfaire les exigences de performance d'un routeur à haute vitesse en exploitant l'abondant parallélisme disponible dans le traitement des paquets. Les ASIC (« Application-Specific Integrated Circuits »), qui sont des circuits intégrés spécialisés, sont alors utilisés pour leur performance. Ces circuits induisent cependant des coûts : comme les routeurs sont construits à partir de matériel spécialisé, ce sont des périphériques à fonction fixe qui ne peuvent pas être programmés. Beaucoup d'efforts et de travaux ont été réalisés afin de rendre les ASIC plus programmables, cependant, cela est encore insuffisant pour exprimer de nombreux algorithmes. Dû à la nécessité de mieux contrôler les opérations du réseau et à la demande constante d'offrir de nouvelles fonctionnalités, la contrainte de la programmabilité des routeurs est devenue aussi importante que la performance. Les routeurs logiciels sont considérés plus appropriés dans le contexte où la programmabilité prime sur la performance et ils peuvent bénéficier d'une performance intéressante, comme l'incarnent les processeurs de réseau. Les processeurs réseau utilisent des accélérateurs matériels pour implémenter des fonctions spécifiques comme l'utilisation des mémoires TCAM (« Ternary Content Addressable Memory ») pour effectuer des recherches de types LPM (« Longest Prefix Match »), nécessaires pour la transmission des paquets. La TCAM satisfait le requis de débit exigé par le LPM, qui est le facteur de performance le plus limitant dans la transmission de paquets au vu de sa complexité, et elle s'est imposée comme la solution standard dans l'industrie. Cependant, elle présente des inconvénients graves : sa consommation d'énergie élevée, sa faible flexibilité (opérations de mise à jour lente) et son coût financier (coût par bit plus élevé par rapport aux autres types de mémoire). La consommation d'énergie de la TCAM est critique dans les routeurs, qui ont des budgets de puissance énergétique limités.