一种能量有效的内容中心网络缓存方法技术

本发明专利技术提供一种能量有效的内容中心网络缓存方法，包括内容请求包到达节点的处理过程以及内容数据包到达节点的处理过程，内容请求包到达节点的处理过程包括步骤：a1、于一内容请求到达节点后，查看内容请求包对应的内容是否在节点的内容信息表中，若是，执行步骤a2；否则，执行步骤a3；a2、更新节点的内容信息表，执行步骤a3；a3、于节点为端节点时更新节点中内容对应的内容流行度；a4、于节点的本地缓存中存储有内容且内容对应的残余新鲜度大于0时，提取内容并封装成内容数据包返回至用户端。该方法能让流行内容缓存在靠近用户的节点，极大地减少内容获取的时延，并能最大限度地节省能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种能量有效的内容中心网络缓存方法
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种能量有效的内容中心网络缓存方法。
技术介绍
内容中心网络(ContentCentricNetworking，CCN)是随着互联网技术的发展和网络应用模式的转变应运而生，目的在于克服基于TCP/IP的端到端通信模式的局限性。内容中心网络在路由器等网内节点设立内容缓存，从而实现高效、可靠的信息分发，提高传输效率，实现最大化的资源共享，并具有优良的可扩展性、固有的安全性和移动性，彻底解决网络应用与终端的复杂多样、内容流量的指数级增长等问题对未来互联网提出的巨大挑战。CCN最具代表性的特点是采用内容路由器直接进行网内缓存，就近获取用户所请求的内容，解决目前以及未来互联网海量内容分发的问题。CCN网内缓存能够缓减内容服务器的压力，减少链路带宽需求和用户访问时延，解决互联网流量剧增所带来的网络拥塞和服务质量下降的问题，开展网内缓存技术的研究也因此变得尤为重要。此外，随着互联网的快速发展、网络应用的多样化、以及新型网络应用的广泛部署，网络规模不断扩大，网络流量急剧增加，互联网能耗所占的比重也持续增长，使得ISP(InternetServiceProvider，互联网服务提供商)运营成本不断增加，同时对环境和经济也造成极大的影响，减少能耗已成为网络设计的一个永恒的主题。以内容为中心的网络体系结构采用网内缓存技术，相对于传统IP网络能够大幅度地提高内容分发的能量有效性，然而合理安排CCN网内缓存内容和位置，设计并实现灵活有效的内容缓存策略，并采用能量有效的缓存机制进一步降低内容分发和信息传输的总能耗，减轻因网络流量暴增所引起的信息传输网络能耗的压力，更是当前CCN研究的热点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种能量有效的内容中心网络缓存方法，以减少信息传输的能耗。本专利技术的技术方案是：一种能量有效的内容中心网络缓存方法，所述方法包括内容请求包到达节点的处理过程以及内容数据包到达节点的处理过程，所述内容请求包到达节点的处理过程包括步骤：a1、于一所述内容请求到达节点后，查看所述内容请求包对应的内容是否在所述节点的内容信息表中，若是，执行步骤a2；否则，执行步骤a3；a2、更新所述节点的所述内容信息表，执行步骤a3；a3、于所述节点为端节点时更新所述节点中所述内容对应的内容流行度；a4、于所述节点的本地缓存中存储有所述内容且所述内容对应的残余新鲜度大于0时，提取所述内容并封装成内容数据包返回至用户端。较佳的，如图2所示，步骤a2包括步骤：a21、判断所述内容信息表是否已满，若是，执行步骤a22，否则执行步骤a23；a22、逐出所述内容信息表中内容流行度最低内容记录，执行步骤a23；a23、在内容信息表中增加所述内容请求包对应的内容的新纪录。较佳的，步骤a3包括步骤：a31、判断所述节点是否为端节点，若是，执行步骤a32；否则，执行步骤a33；a32、在所述节点中，所述内容对应的请求次数增加1次，执行步骤a4；a33、提取所述内容请求包中携带的内容流行度，更新该节点中该内容对应的内容流行度，执行步骤a4。较佳的，步骤a4包括步骤：a41、判断所述节点的本地缓存中是否存储有内容，若是，执行步骤a42，否则，执行步骤a45；a42、判断所述内容对应的残余新鲜度是否大于0，若是，执行步骤a43，否则，执行步骤a44；a43、提取所述内容并封装成内容数据包，发回至客户端；a44、从所述节点的缓存中删除所述内容的记录；a45、将所述内容请求包转发至下一节点，并在所述内容请求包上附上本节点该内容对应的内容流行度。较佳的，所述内容流行度的计算公式为：其中，和分别表示Ti时刻和Ti-1时刻节点计算所得的内容k的内容流行度，λ∈[0,1)，λ为比重系数；Ti表示i×T时间段内，表示刚刚过去的T时间间隔内容k对应的内容请求在该时间间隔内的内容请求包的请求数量，其中i为大于1的正整数。较佳的，所述残余新鲜度的计算公式为：其中，为内容k的残余新鲜度，tcur为当前时间，为内容k的产生时间，LTk为内容k的生命期。较佳的，每个节点维护一个本地的所述内容信息表，端节点的所述内容信息表包括若干个内容块，每个所述内容块包一内容、本轮时间T时间间隔内的内容请求数量、最新的内容流行度，所述内容块按照所述内容流行度进行排序，所述最新的内容流行度在每轮时间间隔T时间结束时计算获得。较佳的，中间节点的内容信息表在T时间间隔到来之前还需要分别保存各个子节点的内容流行度在本轮的临时值。较佳的，在向上游节点转发所述内容请求包时将所搭载的所述内容流行度设置为0。较佳的，所述内容数据包到达节点的处理过程包括步骤：b1、判断所述内容数据包对应的内容Ok的内容流行度是否排在内容信息表内容信息表的前m位，若是，执行步骤b2，否则，执行步骤b3；b2、更新所述节点在本地缓存中的内容Ok，执行步骤b3；b3、将所述内容数据包转发至下一节点；其中，m为大于等于1的整数，且m是所述节点对应的缓存容量。较佳的，步骤b2包括步骤：b21、判断所述内容数据包对应的内容Ok是否存储在所述节点的本地缓存中，若是，执行步骤b22，否则，执行步骤b24；b22、判断本地缓存中的内容Ok是否过期，若不是，执行步骤b3，否则，执行步骤b23；b23、更新本地缓存中的内容Ok，执行步骤b3；b24、判断所述节点的所述内容信息表是否已满，若是，执行步骤b25，否则，执行步骤b27；b26、将所述内容信息表中流行度最低的内容块逐出，执行步骤b27；b27、在本地缓存中放入所述内容数据包中的内容Ok。上述技术方案具有如下优点或有益效果：上述方法利用CCN框架下网络传输包的可定制域，基于内容流行度和内容新鲜度设计分布式、轻量级CCN内容缓存方法。该方法能让流行内容缓存在靠近用户的节点，极大地减少内容获取的时延，并能最大限度地节省能耗，此外，还能大幅减少网络流量和内容源的负载。该方法计算复杂度低，相关信息搭载在网络传输包中，所增加的通信和存储开销极小，采用分布式缓存，各节点独立完成缓存决策，具有很好的实时性，能够适用于线速操作。附图说明参考所附附图，以更加充分的描述本专利技术的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本专利技术范围的限制。图1为本专利技术一种能量有效的内容中心网络缓存方法中内容请求包到达节点时的处理方法流程示意图一；图2为本专利技术一种能量有效的内容中心网络缓存方法中内容请求包到达节点时的处理方法流程示意图二；图3为本专利技术一种能量有效的内容中心网络缓存方法中内容请求包到达节点时的处理方法流程示意图三；图4为本专利技术一种能量有效的内容中心网络缓存方法中内容请求包到达节点时的处理方法流程示意图四；图5为本专利技术一种能量有效的内容中心网络缓存方法中内容数据包到达节点的处理方法流程示意图一；图6为本专利技术一种能量有效的内容中心网络缓存方法中内容数据包到达节点的处理方法流程示意图二。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术一种能量有效的内容中心网络缓存方法进行详细说明。一种能量有效的内容中心网络缓存方法，包括内容请求包(Intereat包)到达节点的处理过程以及内容数据包(Data包)到达节点的处理过程，其中，如图1所示，内容请本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量有效的内容中心网络缓存方法，所述方法包括内容请求包到达节点的处理过程以及内容数据包到达节点的处理过程，其特征在于，所述内容请求包到达节点的处理过程包括步骤：a1、于一所述内容请求到达节点后，查看所述内容请求包对应的内容是否在所述节点的内容信息表中，若不是，执行步骤a2；否则，执行步骤a3；a2、更新所述节点的所述内容信息表，执行步骤a3；a3、于所述节点为端节点时更新所述节点中所述内容对应的内容流行度；a4、于所述节点的本地缓存中存储有所述内容且所述内容对应的残余新鲜度大于0时，提取所述内容并封装成内容数据包返回至用户端。

【技术特征摘要】
1.一种能量有效的内容中心网络缓存方法，所述方法包括内容请求包到达节点的处理过程以及内容数据包到达节点的处理过程，其特征在于，所述内容请求包到达节点的处理过程包括步骤：a1、于一所述内容请求到达节点后，查看所述内容请求包对应的内容是否在所述节点的内容信息表中，若不是，执行步骤a2；否则，执行步骤a3；a2、更新所述节点的所述内容信息表，执行步骤a3；a3、于所述节点为端节点时更新所述节点中所述内容对应的内容流行度；a4、于所述节点的本地缓存中存储有所述内容且所述内容对应的残余新鲜度大于0时，提取所述内容并封装成内容数据包返回至用户端。2.根据权利要求1所述的能量有效的内容中心网络缓存方法，其特征在于，步骤a2包括步骤：a21、判断所述内容信息表是否已满，若是，执行步骤a22，否则执行步骤a23；a22、逐出所述内容信息表中内容流行度最低的内容记录，执行步骤a23；a23、在内容信息表中增加所述内容请求包对应的所述内容的新纪录。3.根据权利要求1所述的能量有效的内容中心网络缓存方法，其特征在于，步骤a3包括步骤：a31、判断所述节点是否为端节点，若是，执行步骤a32；否则，执行步骤a33；a32、在所述节点中，所述内容对应的请求次数增加1次，执行步骤a4；a33、提取所述内容请求包中携带的内容流行度，更新该节点中所述内容对应的内容流行度，执行步骤a4。4.根据权利要求3所述的能量有效的内容中心网络缓存方法，其特征在于，步骤a4包括步骤：a41、判断所述节点的本地缓存中是否存储有所述内容，若是，执行步骤a42，否则，执行步骤a45；a42、判断所述内容对应的残余新鲜度是否大于0，若是，执行步骤a43，否则，执行步骤a44；a43、提取所述内容并封装成内容数据包，发回至客户端；a44、从所述节点的缓存中删除所述内容的记录，执行a45；a45、将所述内容请求包转发至下一节点，并在所述内容请求包上附上本节点该内容对应的内容流行度。5.根据权利要求1所述的能量有效的内容中心网络缓存方法，其特征在于，所述内容流行度的计算公式为：其中，Pik和分别表示Ti时刻和Ti-1时刻节点计算所得的内容k的内容流行度，λ∈[0,1)，λ为比重系数；Ti表示i×T...

【专利技术属性】
技术研发人员：李君，方朝曦，施炯，邵鹏飞，马炜，黄美华，
申请(专利权)人：浙江万里学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33