信息中心网络下兴趣包转发的方法和转发终端技术

本发明专利技术涉及信息中心网络下兴趣包转发的方法和转发终端。方法包括：对于待转发的兴趣包，从转发信息库中得到所有可选转发接口、以及各转发接口对应的所有决策属性及值；对每个转发接口对应的决策属性值进行归一化处理，利用基于信息熵的方法计算每个决策属性的权重值；计算每个转发接口的动态使用率，根据网络的静态特征得到每个转发接口的转发性能，计算每个转发接口的转发概率；从所有可选的转发接口中概率选择出一个转发接口用以进行兴趣包的转发。本发明专利技术通过引入决策属性，对网络的静态特征和接口的动态特征进行计算，使得确定出的转发接口对网络传输具有很强的自适应性，并增强了包传递的健壮性，使得网络资源得以高效的利用。

【技术实现步骤摘要】
信息中心网络下兴趣包转发的方法和转发终端
本专利技术涉及网络通信
，具体涉及信息中心网络下兴趣包转发的方法和转 发终端。
技术介绍
以信息为中心的网络（ICN, Information-Center Network,简称信息中心网络） 是近年提出的一种试图替代传统的基于TCP/IP协议的未来互联网架构。在ICN中，所有 数据都基于层次化的名字来标识，通信过程不关注通信节点的位置而只关注被请求的数据 本身。这方面的代表是命名数据网络（NDN，Named Data Networking),其中，命名的数据成 为了网络中的第一级实体（first-class entity)。NDN网络中包含有两类数据包,一类是 Interest (兴趣）包，又称请求包，用于数据请求方发出请求到网络中获取数据，另一类是 Data(数据）包，是数据请求方真实请求的数据内容。网络通信过程完全由数据请求方驱 动，通过拉（pull)的方式获取数据，数据内置的缓存功能和灵活的转发策略层使得NDN网 络具有良好的内容分发功能。 如图1所示，NDN的路由节点需要维护三个表结构，即CS(Content Store，内容存 储）、PIT (Pending Interest Table，待定兴趣表）和 FIB (Forwarding Information Base， 转发信息库）。整个通信过程如图2a和图2b所示，数据消费者首先发出一个Interest包 (包含所需数据的名称）请求自己所需的数据，路由节点接收到这个Interest包后，首先 根据名称进行最长前缀匹配在本地CS中查找是否有与当前名称匹配的内容，如果有则直 接将匹配的Data包返回；如果没有，路由节点将在PIT表中查找对应记录。如果在PIT表 中匹配到了有关记录，则说明该名字前缀的Interest包正在网络中请求数据，因此，路由 节点只需在自己PIT表中对应条目增加当前Interest包进入的接口号；如果在PIT表中未 找到相关条目，路由节点将在FIB表中查找与当前名称匹配的记录以确定从哪些接口把这 个Interest包转发出去。若在上述三个表中都未找到对应条目，路由节点将丢弃接收到的 Interest包而不做任何处理。 NDN架构下的FIB表记录了节点之间的转发规则，主要功能是用于转发Interest 包到潜在的拥有D a t a包的节点，它是数据路由转发的主要依据。其结构主要由名称前缀 (Prefix)和接 口列表（Face List)，可以简单地表示为〈Prefix, face face2，…，facem>，工作 原理和结构与传统IP协议下的路由器里的FIB非常相似。但与传统IP协议中的FIB不同 的是，NDN中的路由转发采用名字前缀匹配，且一个Interest包可以从多个接口转发出去。 这种设计可以很好地支持并行查询，从而实现在NDN下从多个数据来源获取数据。 转发策略是NDN里提出的一个新的概念。不像IP网络中转发过程仅仅查看路由 器FIB表后直接传输，由于基于路由表和数据面板观察结果这二者作为双重输入，NDN的转 发过程可以适应它的转发决策。这种基于包粒度的转发和带有状态的数据面板可实现自适 应性转发，从根本上改变了网络层的性能。良好的转发策略可以增强包传递的健壮性，使网 络资源高效地利用，对动态的网络状况有更好的适应能力。 NDN项目组提出了一种Best Route转发策略，将接口按照获取Data包的能力 分为三类：绿色、黄色和红色，使用接口排名来进行Interest包的转发，即优先使用排名最 高的绿色接口，如果绿色接口不存在，则优先使用排名最高的黄色接口，从不使用红色接口 (代表接口无效）。由于接口的类型直接反映了该接口转发Interest包的能力，Best Route 对网络状况具有较好的自适应能力。但是，红黄绿状态的切换并不是非常快速灵活，缺乏对 网络状态变化的敏锐感知。随着网络状态的改变，排名高的接口可能已经不是最优的转发 接口，但是网络状态改变不足够大。更坏的情况是，排名最高的接口已经不是最优接口，而 该接口对应的线路又没有差到使该接口改变颜色，那么该接口将总是作为最优接口转发。 因此Best Route对环境变化感知的能力较弱，不能有效地利用多个接口实现负载均衡。
技术实现思路
本专利技术提供一种信息中心网络下对兴趣包进行转发的方法及相应的转发终端。 根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种信息中心网络例如命名数据网络下基于 信息熵的概率转发方法，包括：网络节点接收到一个Interest包后，首先基于其FIB表提取 出该Interest包对应的所有可选转发接口；对提取出来的所有可选转发接口，对每一列决 策属性的值进行归一化处理，消除量纲影响；采用信息熵的方法计算每一个决策属性的权 重值，根据归一化处理后的决策属性值与权重值计算每一个可选转发接口的可用率；基于 转发跳数等网络的静态特征计算每一个可选转发接口的转发性能；根据计算得到的接口可 用率与接口转发性能计算每一个可选转发接口的转发概率；基于转发概率，从所有可选转 发接口中概率选择某个接口转发收到的Interest包。 所述的决策属性包括接口状态、往返延时等具有不同量纲和含义的属性，这些属 性可以根据需求进行横向扩充而不影响所述基于信息熵的概率转发方法的使用，且这些决 策属性的值会随着网络状况和接口的实际使用情况进行实时动态更新。 在一种实施例中，在进行归一化处理时，引入效率因子来控制某个决策属性值 的范围以及主观设定某个决策属性的决策力度。 在一种实施例中，基于信息熵的方法计算每一个决策属性的权重值时，首先计算 所述每一个决策属性的信息熵值，再根据所述计算得到的信息熵值得到每一个决策属性的 权重值。 在一种实施例中，计算每一个可选转发接口的可用率时，将该可选转发接口对应 的每一列决策属性的归一化值乘以该决策属性的权重的结果进行求和，可以得到该可选转 发接口的可用率。 在一种实施例中，计算每一个可选转发接口的转发性能时，所述转发性能反映网 络的静态特征，其采用转发跳数、通信链路容量等特征来进行衡量。 在一种实施例中，计算每一个可选转发接口的转发概率时，对于任何一个可选转 发接口，其所述转发概率值越大，在进行接口选择转发的过程中被选中的概率越大，所述转 发概率能起到均衡网络负载的作用。 在一种实施例中，计算每一个转发接口的转发概率时，可以引入功放系数来设 定网络静态特征与接口动态特征对转发决策的影响力。 根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供一种终端，用于辅助实现命名数据网络下兴 趣包的转发方法，所述终端拥有的FIB表除了具有标准命名数据网络体系下的结构外，还 包括一个index指针列，用于指向该Interest对应的所有可选转发接口对应的决策属性表 DAT。 所述决策属性表DAT的第一列表示可选接口的编号，其他列包含有接口状态、RTT 延时等多个决策属性，用于表示对应可选接口的对应属性特征值，所述决策属性的值会随 着网络状况和接口的实际使用情况等进行实时动态更新。 在一种实施例中，所述决策属性表D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信息中心网络下兴趣包转发的方法，所述兴趣包对应带请求的感兴趣数据并包含该感兴趣数据的内容名字，其特征在于，所述方法包括：对于待转发的兴趣包，根据所述兴趣包的内容名称，从转发信息库中得到所述兴趣包对应的所有可选的转发接口、以及每个所述转发接口对应的所有决策属性及其各自的决策属性值，所述决策属性对应在选择转发接口时的转发策略并随网络状况和接口的实际使用情况实时动态更新，所述决策属性包括接口状态和往返时延，所述决策属性值描述了对应的转发接口获取信息的能力；对每个所述转发接口对应的决策属性值进行归一化处理，得到归一化的决策属性值，根据所述归一化的决策属性值，利用基于信息熵的方法计算每个所述转发接口对应的每个决策属性的权重值；基于所述权重值计算每个所述转发接口的动态使用率，根据网络的静态特征得到每个所述转发接口的转发性能，根据所述动态使用率和所述转发性能计算每个所述转发接口的转发概率；基于所述转发概率，从所述所有可选的转发接口中概率选择出一个转发接口用以进行兴趣包的转发。

【技术特征摘要】
1. 一种信息中心网络下兴趣包转发的方法，所述兴趣包对应带请求的感兴趣数据并包 含该感兴趣数据的内容名字，其特征在于，所述方法包括： 对于待转发的兴趣包，根据所述兴趣包的内容名称，从转发信息库中得到所述兴趣包 对应的所有可选的转发接口、以及每个所述转发接口对应的所有决策属性及其各自的决策 属性值，所述决策属性对应在选择转发接口时的转发策略并随网络状况和接口的实际使用 情况实时动态更新，所述决策属性包括接口状态和往返时延，所述决策属性值描述了对应 的转发接口获取信息的能力； 对每个所述转发接口对应的决策属性值进行归一化处理，得到归一化的决策属性值， 根据所述归一化的决策属性值，利用基于信息熵的方法计算每个所述转发接口对应的每个 决策属性的权重值； 基于所述权重值计算每个所述转发接口的动态使用率，根据网络的静态特征得到每个 所述转发接口的转发性能，根据所述动态使用率和所述转发性能计算每个所述转发接口的 转发概率； 基于所述转发概率，从所述所有可选的转发接口中概率选择出一个转发接口用以进行 兴趣包的转发。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对每个所述转发接口对应的决策属性 值进行归一化处理这一步骤包括：采用离差标准化方法对决策属性值进行归一化处理。3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对每个所述转发接口对应的决策 属性值进行归一化处理这一步骤包括：对归一化后的决策属性值Xi/采用公式Xu= *aj+(l-aj)进行处理，其中〇彡α^1，Χυ_为归一化处理最终输出的决策属性值。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用基于信息熵的方法计算每个所述 转发接口对应的每个决策属性的权重值这一步骤包括： 计算每个决策属性的信息熵值，计算公式为：?=，其中，k熵常 数，取值为（ΙηπιΓ1，m表示所述所有可选的转发接口的个数，η表示所有决策属性的个数， 1彡j彡n，Pi」为归一化处理最终输出的决策属性值，且当Pi」=0时，定义Pi'lnPij = 0 ; 根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷凯，王嘉炜，袁杰，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44