一种基于内容中心网络的域协同缓存方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的基于内容中心网络的域协同缓存方法及装置，通过采用协同缓存的方式，将数据缓存在一定的协作区域内，充分利用协作域内的非路径节点的缓存空间，同时协作区域仅缓存一份副本，减少数据的冗余，充分利用网络拓扑中的硬件资源，采取合理的协作缓存策略，达到提高缓存命中率、减少路由跳数、降低请求时延目的，在一定程度上缓解服务器的压力的同时降低网络拥塞，为CCN中的网络用户提供更好的数据服务。

【技术实现步骤摘要】
一种基于内容中心网络的域协同缓存方法及装置
本专利技术涉及内容中心网络领域，特别涉及一种基于内容中心网络的域协同缓存方法及装置。
技术介绍
相较于传统的以主机为中心的面向连接的网络模型，CCN更加关注的是用户请求的内容，将内容的命名作为网络传输的标志，取代当前的IP地址。并将传输模式改“推”为“拉”，以用户的意愿和请求作为信息传输的驱动因素，并直接以内容的命名进行数据的路由传输以及定位等，符合当前用户的需求。在CCN中，最重要的一个特性是支持节点缓存，将数据缓存在相关路由节点上，当相同的请求发出时直接由节点做出响应，而无需发往服务器，达到降低用户的请求时延同时减轻服务器的压力。当前主要的缓存策略是集中式路径缓存策略即将数据缓存在传输包经过的路径节点上，有几种典型的策略，分别是：1.处处缓存[1]，将数据缓存在传输包经过路径的所有路由节点上。2.概率缓存[2]，是对处处缓存的一种改进，传输包经过路由节点时，以一定的概率对数据进行缓存，可以在一定程度上减少数据的冗余3.下游节点缓存[3]，将包仅仅缓存在用户请求的边缘节点上，可以很大程度上减少数据的冗余4.节点中心性缓存[4]，将传输包缓存在网络拓扑图中，节点中心性值大的路由节点上，将节点的重要性充分考虑的同时不盲目的缓存，减少数据冗余。在CCN中，缓存策略的选择将直接影响通信质量，而当前的各种缓存策略也大部分处于研究阶段，已经实现的策略在数据冗余处理、减少请求时延等方面比较薄弱，因此本专利技术的主要目的是提高CCN的缓存效率，通过对通信拓扑的充分考量以及用户请求的动态调整，提高数据命中率、减少请求时延。目前在CCN中主要采取的是集中式的路径缓存策略，将数据缓存在数据包经过的路由器上，其结果会导致网络中会存在很多相同的数据副本，而只有距离用户请求近的节点缓存数据会被用户访问，大量的远端副本成为冗余信息，浪费存储空间，经过相关优化，将数据仅缓存在其中的部分节点上又会导致命中率低，核心节点数据替换频繁等问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种基于内容中心网络的域协同缓存方法及装置，可以减少数据冗余，节省存储空间，提高缓存命中率，降低请求时延，为网络用户提供更好的数据服务。第一方面，本专利技术提供一种基于内容中心网络的域协同缓存方法，所述方法包括：确定网络拓扑中所有节点的中介中心值，根据节点的中介中心值的大小对所述网络拓扑进行划分得到多个协同缓存域，所述协同缓存域包括核心节点和普通节点，其中，中介中心值最大的节点对应为核心节点，与所述核心节点直接连接的节点为普通节点；在传输包中添加缓存处理标志位，在所述缓存标志位上配置所述传输包在节点转发模型中传递节点的中心值属性；在所述节点转发模型中配置协作值表CVT，当节点接收到传输包后将所述缓存标志位与所述协作值表进行匹配，并根据匹配结果对所述传输包进行相应处理。可选地，所述传输包包括数据包和兴趣包，所述兴趣包具有兴趣内容的命名、选择器、随机字段以及第一缓存标志位，所述数据包具有数据内容的命名、数字签名、标志信息、数据以及第二缓存标志位。可选地，所述方法还包括：在兴趣包产生时将自身的中介中心值初始化为零，在每次转发所述兴趣包前，将所述兴趣包的中介中心值与目标节点的中介中心值比较，将较大的中介中心值存储于兴趣包中，当兴趣包到达数据答复的目标节点时，所述兴趣包存储路由路径上所有节点中介中心值最大的值；将最大的值传递给数据包，在所述数据包回传时到达每个节点之后将所述最大的值和对应节点的中介中心值进行比较，比较结果为相等时将所述数据包中的数据进行储存。可选地，所述确定网络拓扑中所有节点的中介中心值，根据节点的中介中心值的大小对所述网络拓扑进行划分得到多个协同缓存域，包括：计算网络拓扑中所有节点的中介中心值；选取中介中心值最大的节点作为核心节点，若其中有多个节点同时具有最大中介中心值，则随机选取其中一个作为核心节点；设置核心节点一跳或多跳范围内为普通节点，则核心节点和周围的普通节点构成一个协同缓存域；再次选取除去已经划分协同缓存域的余下节点集合作为新的处理对象重复执行直到剩余未划分域的节点集合为空，则得到多个协同缓存域。可选地，所述节点转发模型还包括待定兴趣表、转发信息库以及内容存储表CS，所述在所述节点转发模型中配置协作值表，所述在所述节点转发模型中配置协作值表，当节点接收到传输包后将所述缓存标志位与所述协作值表进行匹配，并根据匹配结果对所述传输包进行相应处理，包括：当请求用户的兴趣包到达所述网络拓扑中的某个节点，查找当前节点的CS条目，当CS中存储有所述兴趣包请求的数据内容，则直接将所述该兴趣包丢弃并响应一个携带所述请求数据的数据包沿所述兴趣包到来的相反路径回传给请求用户，当CS中没有对应所述兴趣包请求的请求数据，则在PIT中查找是否存在与所述兴趣内容的命名相匹配的内容；若存在则在PIT的响应条目中增加到达接口，并将所述兴趣包丢弃，若不存在则在CVT中查找与所述兴趣包的第一缓存标志位对应的节点类型是否为核心节点；当所述节点类型为普通节点时将所述兴趣包转发至所述普通节点所在协同缓存域的核心节点，当节点类型为核心节点时，由核心节点来查询所管理的协同缓存域内是否有对应的普通节点存储所述请求数据，若存在相应的普通节点则由所述相应的普通节点返回所述请求数据，丢弃所述兴趣包，若不存在相应的普通节点则在FIB中利用预定路由策略将所述兴趣包转发至其他节点或协同缓存域，并将所述兴趣包的到达接口记录在所述FIB条目中。可选地，当节点接收到传输包后将所述缓存标志位与所述协作值表进行匹配，并根据匹配结果对所述传输包进行相应处理，包括：当数据包到达网络拓扑某个节点时，按照所述数据内容的命名查询CS是否存在匹配的数据包，若存在则将新到达的所述数据包丢弃，若不存在则将所述兴趣包与所述PIT中的端口进行匹配，将所述数据包向匹配到的端口转发；查询所述利用所述CVT查询所述数据包的第二缓存标志位对应的节点类型是否为核心节点，若为核心节点则根据所述核心节点自身剩余缓存收益并结合各普通节点反馈回来的报文查询普通节点的缓存收益，选取缓存收益最大的节点进行缓存，在所述CVT中天健对应端口信息，若为普通节点，则将所述数据包转发至所述普通节点所在的协同缓存域的核心节点。可选地，所述将所述兴趣包与所述PIT中的端口进行匹配之后，所述方法还包括：当所述PIT中没有相应条目则丢弃所述数据包。第二方面，本专利技术提供一种基于内容中心网络的域协同缓存装置，所述装置包括：划分单元，用于确定网络拓扑中所有节点的中介中心值，根据节点的中介中心值的大小对所述网络拓扑进行划分得到多个协同缓存域，所述协同缓存域包括核心节点和普通节点，其中，中介中心值最大的节点对应为核心节点，与所述核心节点直接连接的节点为普通节点；添加单元，用于在传输包中添加缓存处理标志位，在所述缓存标志位上配置所述传输包在节点转发模型中传递节点的中心值属性；节点转发单元，用于在所述节点转发模型中配置协作值表CVT，当节点接收到传输包后将所述缓存标志位与所述协作值表进行匹配，并根据匹配结果对所述传输包进行相应处理。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术提供的基于内容中心网络的域协同缓存方法及装置，通过采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于内容中心网络的域协同缓存方法，其特征在于，所述方法包括：确定网络拓扑中所有节点的中介中心值，根据节点的中介中心值的大小对所述网络拓扑进行划分得到多个协同缓存域，所述协同缓存域包括核心节点和普通节点，其中，中介中心值最大的节点对应为核心节点，与所述核心节点直接连接的节点为普通节点；在传输包中添加缓存处理标志位，在所述缓存标志位上配置所述传输包在节点转发模型中传递节点的中心值属性；在所述节点转发模型中配置协作值表CVT，当节点接收到传输包后将所述缓存标志位与所述协作值表进行匹配，并根据匹配结果对所述传输包进行相应处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于内容中心网络的域协同缓存方法，其特征在于，所述方法包括：确定网络拓扑中所有节点的中介中心值，根据节点的中介中心值的大小对所述网络拓扑进行划分得到多个协同缓存域，所述协同缓存域包括核心节点和普通节点，其中，中介中心值最大的节点对应为核心节点，与所述核心节点直接连接的节点为普通节点；在传输包中添加缓存处理标志位，在所述缓存标志位上配置所述传输包在节点转发模型中传递节点的中心值属性；在所述节点转发模型中配置协作值表CVT，当节点接收到传输包后将所述缓存标志位与所述协作值表进行匹配，并根据匹配结果对所述传输包进行相应处理。2.根据权利要求1所述的基于内容中心网络的域协同缓存方法，其特征在于，所述传输包包括数据包和兴趣包，所述兴趣包具有兴趣内容的命名、选择器、随机字段以及第一缓存标志位，所述数据包具有数据内容的命名、数字签名、标志信息、数据以及第二缓存标志位。3.根据权利要求2所述的基于内容中心网络的域协同缓存方法，其特征在于，所述方法还包括：在兴趣包产生时将自身的中介中心值初始化为零，在每次转发所述兴趣包前，将所述兴趣包的中介中心值与目标节点的中介中心值比较，将较大的中介中心值存储于兴趣包中，当兴趣包到达数据答复的目标节点时，所述兴趣包存储路由路径上所有节点中介中心值最大的值；将最大的值传递给数据包，在所述数据包回传时到达每个节点之后将所述最大的值和对应节点的中介中心值进行比较，比较结果为相等时将所述数据包中的数据进行储存。4.根据权利要求1所述的基于内容中心网络的域协同缓存方法，其特征在于，所述确定网络拓扑中所有节点的中介中心值，根据节点的中介中心值的大小对所述网络拓扑进行划分得到多个协同缓存域，包括：计算网络拓扑中所有节点的中介中心值；选取中介中心值最大的节点作为核心节点，若其中有多个节点同时具有最大中介中心值，则随机选取其中一个作为核心节点；设置核心节点一跳或多跳范围内为普通节点，则核心节点和周围的普通节点构成一个协同缓存域；再次选取除去已经划分协同缓存域的余下节点集合作为新的处理对象重复执行直到剩余未划分域的节点集合为空，则得到多个协同缓存域。5.根据权利要求2所述的基于内容中心网络的域协同缓存方法，其特征在于，所述节点转发模型还包括待定兴趣表PIT、转发信息库FIB以及内容存储表CS，所述在所述节点转发模型中配置协作值表，所述在所述节点转发模型中配置协作值表，当节点接收到传输包后将所述缓存标志位与所述协作值表进行匹配，并根据匹配结果对所述传输包进行相应处理，包括：当请求用户的兴趣包到达所述网络拓扑中的某个节点，查找当前节点的CS条目，当CS中存储有所述兴趣包...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成明，胡青，姜青山，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44