基于并行字符索引的多步长正则表达式匹配算法

深度包检测（deep packet inspection,DPI）是网络入侵检测与防御系统（network intrusion detection and prevention system,NIDPS）的核心.基于三态内容可寻址存储器（ternary content addressable memory,TCAM）的正则表达式匹配算法提高了数据包的处理速度,成为DPI技术的一个重要研究方向.TCAM具有查找速度快、存储空间小等特性,且能耗与存储空间成正比.由于DFA的存储空间开销比较大,且存储空间大小随着DFA步长数的增加而指数倍增,基于TCAM的DFA面临高能耗的问题,特别是多步长DFA.提出一种基于并行字符索引的多步长正则表达式匹配算法（multi-stride parallel character-indexed DFA,PCIDFA）,对确定型有限自动机（deterministic finite automaton,DFA）构造并行字符索引,通过比特位图取交集,减少匹配时激活的TCAM块数,显著降低TCAM能耗.实验结果表明：与多步长DFA相比,多步长PCIDFA在TCAM能耗上减少了99.8%以上,在TCAM存储空间开销上减少了48.5%-65.3%,在吞吐量上提高了1.9-2.6倍.

基于TCAM的低能耗正则表达式匹配算法

提出一种基于字符索引的正则表达式匹配算法,对确定型有限自动机(DFA,deterministic finite automaton)的字母表和状态进行分离存储,构建字符索引,减少匹配时激活的TCAM块数,显著降低TCAM能耗。实验结果表明:与DFA相比,基于字符索引的DFA(CIDFA,character-indexed DFA)在能耗上平均减少了92.7%,在存储空间开销上平均减少了32.0%,在吞吐量上平均提高了57.9%。