一种基于ICN命名的数据开放服务系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于ICN命名的数据开放服务系统，其包括：网关子系统，用于采集和存储内容数据源的各类原始数据；并注册为HRN名字数据，并进行存储；数据包转发子系统，用于分别与网关子系统、全局命名子系统、全局解析子系统和用户交互子系统进行数据转发和通信；全局命名子系统，用于采用sha‑1的hash函数，将HRN名字数据命名为包含前缀、中间和后缀的EID名字数据，并进行安全认证；全局解析子系统，用于对所述EID名字数据与NA之间的映射关系进行注册；解析所输入的HRN名字数据，检索并查询；用户交互子系统，用于获取所述网络地址NA对应的原始数据，并提供RESTful的用户接口将所述原始数据传递给用户或高层应用，以实现内容数据源中的原始数据的开放服务。

A Data Open Service System and Method Based on ICN Naming

【技术实现步骤摘要】
一种基于ICN命名的数据开放服务系统及方法
本专利技术属于互联网、物联网、智能家居的
，具体涉及一种基于ICN命名的数据开放服务系统及方法。
技术介绍
随着互联网、物联网、智能家居等现代技术的快速发展，网络正在不断发生转变，现有网络很难应对如今的大流量、以视频等内容为主的信息网络的发展要求。现在使用的互联网架构是在上世纪60-70年代设计的，最初的互联网设计，是为了用于连接不同地理位置的资源，于是采用了细腰结构的TCP/IP协议栈作为中间部分连接上层与下层，通过在主机之间建立通信链路来进行通信。这种架构对于原来的HTTP、FTP等基于主机间的通信是非常合适的，互联网也在这种架构的基础上蓬勃发展。但是，随着现代互联网的发展，这种架构逐渐显露出各种弊端，例如，对主机的移动支持不佳。近年来的数据表明，互联网正在由主机间通信变为以内容为导向的通信。为了应对互联网发展带来的新需求，互联网在原有基础上进行了很多增加。这种进行增加而不是从头开始的方法，使得互联网功能不断扩展，适应了各类新的需求。这种增加中间件或者补丁方法的好处：可以不对原有已部署的网络做过多改动，就能实现新的功能和需求；但是，也存在一项明显的弊端：无法达到从零部署那样的底层高性能。为了应对现有网络对内容的需求，信息中心网络(InformationCentricNetwork，简写ICN)应运而生。信息中心网络ICN的主要目标是将现有的面向主机间的通信模式转换为以内容为中心的通信模式。其中，以内容为中心的通信模式，需要一种与地理位置、网络地址无关的命名，从而实现脱离当前这种TCP/IP要求的基于主机的模式，以便有效地通过网络分发内容。随着无线通信技术的不断发展，在将来5G网络中，视频等内容的传输更加成为了网络的主要需求，急需一种可以实现低时延、可以很好支持移动性的解决方案。5G网络的典型场景包括连续广域覆盖、低功耗大连接、热点高容量、低时延高可靠这些方面，5G的技术指标中也很看重端到端的时延和移动性的需求。在低时延高可靠这方面，5G的场景指标中提出空口时延要降低到1ms以下，端到端的时延要降低到ms量级，这就需要命名解析与路由时间控制在一个更低的数量级内。信息中心网络ICN是目前多种未来网络中非常被看好的一种，目前，关于信息中心网络ICN的相关研究也很多，比如结合广播与基于内容的网络(CombinedBroadcastandContentBasedNetwork，简称CBCB)、面向数据的网络架构(DataOrientedNetworkArchitecture，简称DONA)、命名数据网络(NamedDataNetworking，简称NDN)、信息网络(NetworkofInformation，简称NetInf)、发布订阅互联网技术(PublishSubscribeInternetTechnology，简称PURSUIT)等。其中，CBCB通过广播层实现推送与拉取兴趣包，从而实现内容的发布与获取；DONA通过其特殊的P:L命名方式，从而实现因特网的安全性需求，并通过特殊的RH系统来实现命名与路由解析；NDN通过特殊的分层结构，从而实现很好的聚合；NetInf通过REX系统和DHT网络，能实现内容的命名与路由；PURSUIT则提出了SID、RID的特殊命名方式与发布订阅式的模式。信息中心网络ICN可以很好的满足5G网络未来的需求，其具有简化的移动架构、无缝的多宿主支持、高效的网内缓存等特性，与5G网络的需求高度契合，可以实现5G网络的移动业务连续、高速率、低时延。RESTful架构是目前十分流行的一种互联网软件架构，具有结构清晰、符合标准、易于理解和扩展方便等优势；因此，获得了广泛的应用。REST(RepresentationalStateTransfer，简称REST)首次于2000年出现在RoyFielding的论文中，指出：“长期以来，软件研究主要关注软件设计的分类、设计方法的演化，很少客观地评估不同的设计选择对系统行为的影响。而相反地，网络研究主要关注系统之间通信行为的细节、如何改进特定通信机制的表现，常常忽视了一个事实，那就是改变应用程序的互动风格比改变互动协议，对整体表现有更大的影响。这篇文章的写作目的，就是想在符合架构原理的前提下，理解和评估以网络为基础的应用软件的架构设计，得到一个功能强、性能好、适宜通信的架构。”在目前主流的服务交互方案中，REST相比于SOAP以及XML-RPC，更加简单明了，获得了广泛的欢迎。虽然关于上述信息中心网络ICN研究，比如CBCB、DONA、NDN、NetInf、PURSUIT等方法都具有各自的优点，但是，目前仍然缺乏一种基于ICN命名的数据开放服务系统及方法，特别是缺乏一种面向5G的能兼容现有IP网络的ICN数据开放的命名具体实施方法和命名及内容解析传输的具体数据开放服务系统，命名方面尚无一个综合各种命名优势的通用方法，传输与解析方案更缺乏能够有效实施的具体实现，相关的研究更多停留在理论阶段，可实现性仍有一定问题，数据开放的接口方面更是没有具体的方法与系统方案。同时5G网络还会基于现有的IP网络基础设施之上，运营商建立一个庞大的纯ICN成本高昂，于是急需一种可以兼容现有IP网络从而实现面向5G的通过增加中间层来实现的ICN命名的数据开放服务方法和完整的系统实现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为解决现有技术存在上述缺陷，本专利技术提供出了一种基于ICN命名的数据开放服务系统，克服现有扁平化命名在聚合方面存在天然的劣势，并克服层次化命名方案不能保证命名的安全自认证特性、全局唯一性、持久化命名、位置无关等需求，通过ICN命名来实现数据开放服务，以解决垂直化应用之间的数据共享问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于ICN命名的数据开放服务系统，该系统是结合了层次化人类可读名字(HRN)、本地定长短名字(LID)和包含前缀、中间、后缀的全局唯一实体名字(EID)的基于ICN的命名方式；采用了RESTful的架构，提供了用户或上层应用的用户接口将所述原始数据传递给用户或高层应用，来实现内容数据源中的原始数据的开放服务。其中，该数据开放服务系统包括：网关子系统，用于采集和存储内容数据源的原始数据；将所述原始数据注册为HRN名字数据，存储至内容与名称绑定数据库；再将其进行域内名称交换，将所述HRN名字数据通过数据包转发子系统发送至全局命名子系统；还用于发送EID名字数据与网络地址NA的映射关系至全局解析子系统；还用于发送网络地址NA对应的原始数据至用户交互子系统；数据包转发子系统，用于分别与网关子系统、全局命名子系统、全局解析子系统和用户交互子系统进行数据转发和通信；可以实现直接搭建在现有IP网络之上，从而做到与现有网络和5G网络的完全兼容；全局命名子系统，用于接收所述HRN名字数据，采用sha-1的hash函数，将HRN名字数据命名为包含前缀、中间和后缀的EID名字数据，并进行安全认证，实现ICN命名；全局解析子系统，用于将所述EID名字数据与网络地址NA之间的映射关系进行注册与存储，以供查询；还用于解析用户或上层应用所输入的HRN名字数据对应的EID名字数据，检索并查询其对应的网络地址NA；用户交互本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ICN命名的数据开放服务系统，其特征在于，其包括：网关子系统，用于采集和存储内容数据源的原始数据；将所述原始数据注册为HRN名字数据，存储至内容与名称绑定数据库；再将其进行域内名称交换，将所述HRN名字数据通过数据包转发子系统发送至全局命名子系统；还用于发送EID名字数据与网络地址NA的映射关系至全局解析子系统；还用于发送网络地址NA对应的原始数据至用户交互子系统；数据包转发子系统，用于分别与网关子系统、全局命名子系统、全局解析子系统和用户交互子系统进行数据转发和通信；全局命名子系统，用于接收所述HRN名字数据，采用sha‑1的hash函数，将HRN名字数据命名为包含前缀、中间和后缀的EID名字数据，并进行安全认证，实现ICN命名；全局解析子系统，用于将所述EID名字数据与网络地址NA之间的映射关系进行注册与存储，以供查询；还用于解析用户或上层应用所输入的HRN名字数据对应的EID名字数据，检索并查询其对应的网络地址NA；用户交互子系统，用于与用户或上层应用进行交互；用于获取所输入的HRN名字数据对应的EID名字数据及其对应的网络地址NA；还用于获取由网关子系统发送的网络地址NA对应的原始数据，并提供RESTful的用户接口将所述原始数据传递给用户或高层应用，以实现内容数据源中的原始数据的开放服务。...

【技术特征摘要】
1.一种基于ICN命名的数据开放服务系统，其特征在于，其包括：网关子系统，用于采集和存储内容数据源的原始数据；将所述原始数据注册为HRN名字数据，存储至内容与名称绑定数据库；再将其进行域内名称交换，将所述HRN名字数据通过数据包转发子系统发送至全局命名子系统；还用于发送EID名字数据与网络地址NA的映射关系至全局解析子系统；还用于发送网络地址NA对应的原始数据至用户交互子系统；数据包转发子系统，用于分别与网关子系统、全局命名子系统、全局解析子系统和用户交互子系统进行数据转发和通信；全局命名子系统，用于接收所述HRN名字数据，采用sha-1的hash函数，将HRN名字数据命名为包含前缀、中间和后缀的EID名字数据，并进行安全认证，实现ICN命名；全局解析子系统，用于将所述EID名字数据与网络地址NA之间的映射关系进行注册与存储，以供查询；还用于解析用户或上层应用所输入的HRN名字数据对应的EID名字数据，检索并查询其对应的网络地址NA；用户交互子系统，用于与用户或上层应用进行交互；用于获取所输入的HRN名字数据对应的EID名字数据及其对应的网络地址NA；还用于获取由网关子系统发送的网络地址NA对应的原始数据，并提供RESTful的用户接口将所述原始数据传递给用户或高层应用，以实现内容数据源中的原始数据的开放服务。2.根据权利要求1所述的数据开放服务系统，其特征在于，所述网关子系统进一步包括：数据采集模块，用于采集内容数据源的各类原始数据，并将其发送至内容存储模块；内容存储模块，用于接收所述各类原始数据，再根据用途的不同，选择直接存储或经过预处理后再存储的存储方式进行存储；内容注册模块，用于将所述各类原始数据注册为HRN名字数据；其中，所述HRN名字数据是带有HRN名字的原始数据；内容与名称绑定数据库，用于存储所述HRN名字数据、由全局命名子系统发送的EID名字数据与网络地址NA的映射关系和网络地址NA对应的原始数据；内容发送模块，用于将所述HRN名字数据发送至第一ICN通信模块；还用于将网络地址NA对应的原始数据发送至第一ICN通信模块；域内名字转换模块，用于EID名字数据与LID之间的转换；第一ICN网络通信模块，用于与数据包转发子系统进行所述HRN名字数据和网络地址NA对应的原始数据的转发和通信。3.根据权利要求1所述的数据开放服务系统，其特征在于，所述全局命名子系统进一步包括：内容命名模块，用于接收HRN名字数据的命名请求后，接收HRN名字数据，采用sha-1的hash函数和LID的扁平化定长，将HRN名字数据命名为包含前缀、中间和后缀的EID名字数据；内容认证模块，用于对EID名字数据进行安全认证；具体地，根据公钥信息和私钥信息，判断认证请求是否为合法请求；如果该认证请求的公钥与私钥是配对的，则判断为合法请求，安全认证成功，通过数据包转发子系统向网关子系统发送EID名字数据；如果该认证请求的公钥与私钥不是配对的，则判断为不合法请求，返回不合法错误，并返回安全认证失败；第二ICN网络通信模块，用于与数据包转发子系统进行EID名字数据的转发和通信。4.根据权利要求3所述的数据开放服务系统，其特征在于，所述内容命名模块具体包括：通过hash函数和LID的扁平化定长，将HRN名字数据转换为EID名字数据；在EID名字数据的前缀增加用于聚合的定长聚合类名；在EID名字数据的中间设为包含HRN的hash的定长；并在EID名字数据的后缀增加版本与片段信息。5.根据权利要求1所述的数据开放服务系统，其特征在于，所述全局解析子系统进一步包括：第三ICN网络通信模块，用于与数据包转发子系统进行所述EID名字数据与网络地址NA之间的映射关系、所输入的HRN名字数据对应的EID名字数据及其对应的网络地址NA的转发和通信；请求处理模块，用于将所述EID名字数据与网络地址NA之间的映射关系进行注册；还用于解析用户或上层应用所输入的HRN名字数据对应的EID名字数据，检索并查询其对应的网络地址NA；全局解析数据库，用于存储所述EID名字数据与网络地址NA之间的映射关系，EID名字数据及其网络地址NA，供查询操作。6.根据权利要求5所述的数据开放服务系统，其特征在于，所述全局解析数据库还包括：当已存在的EID名字数据进行存储时，覆盖已存在的EID名字数据所对应的网络地址NA，获得最新网络地址NA。7.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛益强，杨骏，王劲林，叶晓舟，程钢，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，北京中科海力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11