文章导读
当互联网路由表规模逼近十亿级，传统技术为何突然“卡脖子”？北理工嵩天教授团队重磅突破：PtCAM架构将路由表容量从百万级跃升至十亿级，性能提升千倍！这项被ACM SIGCOMM 2025（全球仅录60余篇的顶级会议）全票录用的成果，无需更换硬件即可部署现有设备，吞吐率逼近理论极限。它不仅破解了网络包高效转发的核心瓶颈，更为国产路由器、边缘计算提供可落地的“中国方案”，助力我国在互联网基础架构领域实现自主突围——告别欧美技术垄断，新一代网络革命已悄然启动。
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近日，北京理工大学网络空间安全学院嵩天教授团队在新一代互联网架构研究与高性能网络处理技术方面取得重要突破。团队成果“PtCAM: Scalable High-Speed Name Prefix Lookup using TCAM”被2025年国际计算机网络领域顶级学术会议ACM SIGCOMM主会议全文录用。
ACM SIGCOMM是国际计算机网络领域最具影响力的学术盛会，汇聚全球顶尖学者与产业专家，长期引领网络体系结构与高性能网络技术的发展趋势。每年全球仅录取论文60余篇，所收录成果被公认为具有“写入教科书的潜力”。该论文是北京理工大学作为第一单位首次在ACM SIGCOMM主会议的入选工作，且三位作者均为我校师生。这标志着北京理工大学在国际计算机网络顶级学术舞台上实现突破性进展，正式进入欧美学者长期占据优势的核心科研领域。北京理工大学网络空间安全学院的嵩天教授、杨雅婷特别副研究员将赴葡萄牙参会并进行口头报告，向全球网络研究领域的顶尖学者展示北理工在新一代互联网架构领域的最新研究成果。
图1 结合Patricia Trie与三态内容寻址存储器TCAM的PtCAM架构
该论文针对新型互联网架构“网络包高效转发”这一核心技术瓶颈，创新性提出了PtCAM（Patricia-TCAM）架构。该架构通过将Binary Patricia Trie结构与三态内容寻址存储器（TCAM）器件深度结合，在无需更换现有硬件的前提下，支持互联网路由表规模从百万级提高到十亿级，实现了3个数量级的跨越式提升。实验结果表明，PtCAM在可扩展性与查询性能方面均取得显著突破。其在吞吐率上可接近TCAM器件理论极限，能够直接部署在当前线卡等现有设备上，兼具性能突破的理论意义与商业部署的实用价值。这一成果为新一代互联网路由器、内容分发网关和边缘网络计算平台等研究提供了全新思路及可落地的高效方案，有望支撑我国在新一代互联网基础架构领域的技术创新与自主突破。
图2 PtCAM在可扩展性与查询性能方面的实验分析
该论文由北京理工大学团队独立完成。网络空间安全学院嵩天教授（现任教育学院院长）为该论文第一作者，计算机学院李天龙博士生（导师为嵩天教授）为该论文第二作者，网络空间安全学院杨雅婷特别副研究员为该论文第三作者。此项工作得到了国家自然科学基金项目支持。
论文详情：Tian Song, Tianlong Li, Yating Yang. 2025. PtCAM: Scalable High-Speed Name Prefix Lookup using TCAM. In ACM SIGCOMM 2025 Conference (SIGCOMM ’25), September 8–11, 2025, Coimbra, Portugal.
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