进入21世纪,互联网飞速发展,互联网用户剧增,用户对于网络的需求,对于网络速度的要求也越来越高,研究者以及各大运营商也致力于提高网络速度,优化网络环境,以达到用户的需求。路由转发的速度影响着整个的网络质量以及用户体验。研究人员对于优化路由算法,提高转发速度做出了许多的工作。近年来,TCAM(Ternary Content-Addressable Memory),即三值按内容可寻址存储器成为在高性能路由器中使用的重要的器件。其在路由查找,报文处理,QoS,数据压缩,人工智能等方面有着重要的应用。并且相对于软件算法来说,TCAM在速度上有着无可比拟的优势。但TCAM同样有其劣势:价格昂贵,功耗高,路由表管理复杂、效率低下。在这种背景下,本文对基于TCAM的高效路由查找方案进行研究,提出了一种混合式的基于TCAM的路由查找方案。具体地,本文首先对来自不同地区的核心路由表进行研究,根据是否含有子节点,子节点个数,以及长度,将前缀存放在两个独立的TCAM核模块中,使大部分前缀可以随机存放,很大程度上减小了前缀在TCAM中存放的复杂度。这种存放方式在更新时减少了前缀不必要的移动,有利于TCAM前缀的更新,能够有效的提高TCAM前缀更新时的效率,从而降低了功耗。同时,所提出的路由查找方案在第一部分不使用MMR(Multi-Match Resolver),减小了硬件的开销,并且提高了搜索的速度。TCAM核的控制需要控制器来支持,本文实现了一种流水线的TCAM控制器,它缩短了两个搜索之间需要等待的时间,提高了吞吐量。同时,本文搭建了UVM平台对控制器进行了验证。最后,本文利用SMIC 130nm工艺对该控制器进行了综合。综合结果表明,该控制器的工作速度能够达到300MHz。根据本文提出的方案,在理论上,进行前缀插入时,最坏移动次数为5次;进行前缀删除时,最坏移动次数为两次。在经过大数据量,不同路由表的实验结果表明,使用本文提出的方案,更新前缀插入时,95%的前缀的移动次数不超过2次。在前缀删除时,前缀移动次数最多为1次(最坏情况为2次,但实际并未出现)。同时对于不同路由表,使用本文提出的方案的性能大致相同,说明提出方案能够适应不同的路由表。