一种基于软件定义的信息中心网络结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于软件定义的信息中心网络结构，包括：控制器和内容路由器；所述控制器，包括：信息接收模块、发布处理模块、路由发布模块；所述内容路由器，包括：第二信息订阅表、等待兴趣表、内容存储器、转发信息库。本发明专利技术利用信息中心网络以命名标识路由的特性，结合控制器与内容路由器的协同作用，减少控制器路由计算资源开销，同时提升用户兴趣包请求的响应速度。

An information center network structure based on software definition

The invention discloses an information center network structure based on software definition, including: controller and content router. The controller includes the information receiving module, the release processing module, and the routing publishing module. The content routers include the second information subscription table, the waiting list, the content memory, and the transfer. Send information repositories. This invention uses the information center network to name the characteristics of the identification route, and combines the synergy of the controller and the content router to reduce the resource overhead of the controller routing calculation and improve the response speed of the user's interest packet request.

【技术实现步骤摘要】
一种基于软件定义的信息中心网络结构
本专利技术涉及网络
，特别是指一种基于软件定义的信息中心网络结构。
技术介绍
信息中心网络(Information-CentricNetwork，ICN)是一种新型的网络架构，其中，以网络信息命名化，以命名为路由标识、网内缓存等技术实现了高效的网络内容访问。内容路由器(ContentRouter，CR)是ICN的关键部分，内容路由器中包括内容存储器(ContentStore，CS)、等待兴趣表(PendInterestTable，PIT)和转发信息库(ForwardingInformationBase，FIB)。当一个请求内容的兴趣包到达内容路由器时，依次经过PIT、CS表和FIB。PIT记录下兴趣包的到达端口，并标记兴趣包未被响应状态；CS表包含了内容路由器缓存在本地的数据包，通过内容名称匹配来响应兴趣包请求；FIB记录兴趣包能够寻求到数据包响应的转发端口。在传统的ICN网络中，由于FIB表中存在的兴趣包的内容条目，记录到达兴趣包对应的数据包所在的位置的所有转发端口，使得兴趣包会从所有可达的端口转发出去，网络中就会传输大量的重复兴趣包，导致网络中产生大量的流量冗余。因此许多ICN架构设计中，都会引入软件定义网络(Software-definateNetwok，SDN)的思想。通过控制器计算能力为兴趣包和数据包指定响应的路由，利用流表下发的方式为内容路由器添加转发规则，减少网络中冗余的兴趣包。但在这种方式下，网络中每当到达一个新的兴趣包，控制器就需要获取一次网络的拓扑信息，并根据拓扑计算出相应的路由，同时生成流表下发到内容路由器的FIB中。这种处理方式对控制器具有较高的性能需求，并且用户的兴趣包响应周期较长，此外，其他用户请求相同内容时，较大概率需要控制器对路由重新计算，造成控制资源的浪费。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种基于软件定义的信息中心网络结构，利用信息中心网络以命名标识路由的特性，结合控制器与内容路由器的协同作用，减少控制器路由计算资源开销，同时提升用户兴趣包请求的响应速度。基于上述目的，本专利技术提供了一种基于软件定义的信息中心网络结构，包括：控制器和内容路由器；所述控制器，包括：信息接收模块，用于接收信息发布包，并对所述信息发布包进行合法性验证，以及用于记录路由请求信息；发布处理模块，用于获取网络拓扑资源信息，以及用于对请求的路由进行拓扑生成计算，生成基于分级路由的网络拓扑；路由发布模块，用于同步所述控制器和所述内容路由器的信息订阅表，以及用于对所述信息发布包对应的请求发布内容进行流表下发；所述内容路由器，包括：第二信息订阅表，用于对接收到的兴趣包或数据包进行哈希映射：等待兴趣表，用于记录经所述内容路由器转发，但尚未回应的兴趣包；内容存储器，用于查询所述内容路由器是否缓存有兴趣包请求信息，同时根据预设的缓存策略将数据包进行缓存；转发信息库，用于对兴趣包进行转发，并且接收所述控制器的流表更新。在一些实施方式中，所述信息接收模块，包括：第一信息订阅表；所述第一信息订阅表包括：级别，用于表示内容或内容提供方请求的路由级别；命名，用于表示请求路由所服务内容的命名标识；哈希值，用于表示将所述命名标识进行所述哈希映射后的值。在一些实施方式中，所述信息发布包由提供内容的服务器发出，其包括：所述提供内容的服务器请求的命名和请求进行哈希映射的级别。在一些实施方式中，所述命名采用层次化的命名方法，定义所述命名中的预设符号为级别划分符，定义无所述级别划分符的命名为一级命名，所述级别划分符越多，则命名的级别越高。在一些实施方式中，所述分级路由，包括：根据所述命名的级别，所述控制器进行拓扑生成计算后可得到对应级别的路由。在一些实施方式中，所述哈希映射，包括：根据所述命名的级别，将不定长度的命名标识映射为固定长度的命名标识。在一些实施方式中，所述拓扑生成计算，包括：步骤一、获取网络中的链路带宽信息Gs＝(Ns,Ls)，其中Ns＝{n1,n2,n3…ni}，Ls＝{l1,l2,l3…lj}；获取所述路由请求信息中的重要节点集合Nc，并记Nc中的元素个数为k；步骤二、记Nc的邻接节点集合为V，Nc与V之间的链路集合为E，初始拓扑为表示空集；在集合V中取出节点v1，若v1只与Nc中的一个元素邻接，则将v1和其关联的链路加入Gc中；若v1与Nc中的多个元素邻接，则选出与v1关联的最大带宽链路，将v1和该链路加入Gc中；直到V的所有元素都被取出后，获得新的拓扑G1；步骤三、计算剩余节点集合为Nnew＝Ns-Nc-V，并计算出剩余链路集合为Lnew＝Ls-E；通过排序算法按照链路适应度从大到小对Lnew中的元素进行排序，排序后获得Lorder＝{l1,l2,l3…lM}；步骤四、在Lorder中取出第一个元素lx，设lx在Gs的关联节点为Vlx，记Gx∪(Vlx,lx)的节点数为n，链路数为m，若n-m＝k，则Gx+1＝Gx∪(Vlx,lx)，并将lx从Lorder中删除；若n-m≠k，则Gx+1＝Gx，并将lx从Lorder中删除；步骤五、判断Lorder是否为空集，若为空集，则结束所述拓扑生成计算，并将路由发布信息和生成的拓扑结构发至所述路由发布模块；若不为空集，则重复步骤四。在一些实施方式中，所述链路适应度通过如下公式计算：其中，W(ei)表示ei链路的带宽资源，D(ei)表示ei链路的关联节点的节点度数之和，T表示链路ei的延时；α、β和γ满约束条件α+β+γ＝1，因子α、β和γ决定链路的带宽、关联节点位置和延时对路由有限选取的影响。在一些实施方式中，所述第二信息订阅表还用于：判断所述兴趣包或安装包是否已经进行所述哈希映射，若是，则直接发送至所述等待兴趣表；若否，则对所述兴趣包或数据包进行查询。在一些实施方式中，所述查询，包括：在所述第二信息订阅表中查询是否存在与所述兴趣包或安装包对应的条目，若存在，则对所述兴趣包或安装包进行所述哈希映射，并转发至所述等待兴趣表；若不存在，则丢弃所述兴趣包或安装包。从上面所述可以看出，本专利技术提供的一种基于软件定义的信息中心网络结构，利用信息中心网络以命名标识路由的特性，结合控制器与内容路由器的协同作用，减少控制器路由计算资源开销，同时提升用户兴趣包请求的响应速度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的基于软件定义的信息中心网络结构的网络拓扑图；图2为本专利技术实施例的信息发布包示意图；图3为本专利技术实施例的控制器结构示意图；图4为本专利技术实施例的第一信息订阅表结构示意图；图5为本专利技术实施例的拓扑生成算法流程示意图；图6为本专利技术实施例的拓扑生成算法结果实例；图7为本专利技术实施例的内容路由器结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，本专利技术实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于软件定义的信息中心网络结构，其特征在于，包括：控制器和内容路由器；所述控制器，包括：信息接收模块，用于接收信息发布包，并对所述信息发布包进行合法性验证，以及用于记录路由请求信息；发布处理模块，用于获取网络拓扑资源信息，以及用于对请求的路由进行拓扑生成计算，生成基于分级路由的网络拓扑；路由发布模块，用于同步所述控制器和所述内容路由器的信息订阅表，以及用于对所述信息发布包对应的请求发布内容进行流表下发；所述内容路由器，包括：第二信息订阅表，用于对接收到的兴趣包或数据包进行哈希映射：等待兴趣表，用于记录经所述内容路由器转发，但尚未回应的兴趣包；内容存储器，用于查询所述内容路由器是否缓存有兴趣包请求信息，同时根据预设的缓存策略将数据包进行缓存；转发信息库，用于对兴趣包进行转发，并且接收所述控制器的流表更新。

【技术特征摘要】
1.一种基于软件定义的信息中心网络结构，其特征在于，包括：控制器和内容路由器；所述控制器，包括：信息接收模块，用于接收信息发布包，并对所述信息发布包进行合法性验证，以及用于记录路由请求信息；发布处理模块，用于获取网络拓扑资源信息，以及用于对请求的路由进行拓扑生成计算，生成基于分级路由的网络拓扑；路由发布模块，用于同步所述控制器和所述内容路由器的信息订阅表，以及用于对所述信息发布包对应的请求发布内容进行流表下发；所述内容路由器，包括：第二信息订阅表，用于对接收到的兴趣包或数据包进行哈希映射：等待兴趣表，用于记录经所述内容路由器转发，但尚未回应的兴趣包；内容存储器，用于查询所述内容路由器是否缓存有兴趣包请求信息，同时根据预设的缓存策略将数据包进行缓存；转发信息库，用于对兴趣包进行转发，并且接收所述控制器的流表更新。2.根据权利要求1所述的基于软件定义的信息中心网络结构，其特征在于，所述信息接收模块，包括：第一信息订阅表；所述第一信息订阅表包括：级别，用于表示内容或内容提供方请求的路由级别；命名，用于表示请求路由所服务内容的命名标识；哈希值，用于表示将所述命名标识进行所述哈希映射后的值。3.根据权利要求2所述的基于软件定义的信息中心网络结构，其特征在于，所述信息发布包由提供内容的服务器发出，其包括：所述提供内容的服务器请求的命名和请求进行哈希映射的级别。4.根据权利要求2所述的基于软件定义的信息中心网络结构，其特征在于，所述命名采用层次化的命名方法，定义所述命名中的预设符号为级别划分符，定义无所述级别划分符的命名为一级命名，所述级别划分符越多，则命名的级别越高。5.根据权利要求4所述的基于软件定义的信息中心网络结构，其特征在于，所述分级路由，包括：根据所述命名的级别，所述控制器进行拓扑生成计算后可得到对应级别的路由。6.根据权利要求2所述的基于软件定义的信息中心网络结构，其特征在于，所述哈希映射，包括：根据所述命名的级别，将不定长度的命名标识映射为固定长度的命名标识。7.根据权利要求2所述的基于软件定义的信息中心网络结构，其特征在于，所述拓扑生成计算，包括：步骤一、获取网络中的链路带宽信息Gs＝(Ns,Ls)，其中Ns＝{...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵敏，武穆清，白勇，沈静，凌申，侯肖兰，徐春秀，胡耀，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11