命名数据网络中分级随机缓存方法技术

本发明专利技术公开了命名数据网络中分级随机缓存方法，在兴趣包中添加兴趣包路由跳数字段，在数据包中添加数据包路由跳数字段和数据包缓存标志位字段；将传输路径上的路由器分为多级缓存路由器，当数据请求节点在不同次请求相同内容的数据包时，从不同级缓存路由器中读取数据包，并缓存至下一级路由器中。从而降低网络中数据冗余，提高网络内数据内容多样性，提升网络性能。升网络性能。升网络性能。

【技术实现步骤摘要】
命名数据网络中分级随机缓存方法


[0001]本专利技术涉及计算机网络分布式缓存领域，具体涉及命名数据网络NDN(Named Data Networking)中分级随机方法。

技术介绍

[0002]命名数据网络NDN(Named Data Networking)是一种以命名数据为主要通信对象的网络体系，是信息中心网络的一种特例。在NDN中，通过给数据命名并根据数据包的名字信息进行通信，改变了目前网络基于IP地址的通信方式，在鲁棒性和扩展性等方面相对于TCP/IP网络表现尤为突出。NDN中的通信由内容请求者驱动，即内容请求者首先需要发送数据请求，数据发布节点再根据数据请求将相应的数据发送给内容请求者。NDN中包含两种格式包，兴趣包(Interest Packet)和数据包(Data Packet)，其中interest包是用户为请求数据而发送的包含名字信息的请求包，而data包中则包含用户要请求的真正数据，其中data包和Internet包的名字信息相同。所有的包均被路由器以逐跳转发的方式进行转发处理，每个路由器包含三种表结构，分别为信息转发表FIB(Forwarding Information Base)、待定请求表PIT(Pending Interest Table)和内容存储器CS(Content Store)。CS中存储的是数据发布节点发送而来的数据，PIT表存储的是已经被当前节点转发出去的interest包的名字信息及其对应的“上游”(Up Stream)接口；FIB表记录的是对应名字信息的interest包可以被转发的“下游”(Down Stream)接口集合，用来将interest包转发到匹配的下一接口，如果没有匹配到接口，则这个interest包将被丢弃。
[0003]NDN中的data包存储方法为NDN领域研究热点。目前所提出的路由方法包括：泛在式缓存(Cache Everything Everywhere,CEE)方法，NDN中的每个路由器在接收到数据包时，都对数据内容进行缓存操作，随着数据内容的增多，网络中会存在大量数据冗余，同时网络内数据多样性低，当新的数据包到达网络中时，将产生数据替换，频繁发生数据替换导致全网缓存命中率低，降低网络性能；一种缓存副本(Leave Copy Down,LCD)方法，该方法将数据内容缓存在返回路径上命中路由器的直接下一跳节点内，这种缓存方法能够将高频请求的数据内容缓存在距离数据请求节点更近的路由器内，提升网络性能，这种方法随着网络中请求的数据内容增多，数据冗余也随之提升，同时网络中缓存替换会降低全网缓存命中率；一种基于概率缓存(ProbCache)方法，该方法通过计算路由器对数据内容的缓存概率，将数据内容缓存在概率值最高的路由器上，通过这种方法降低网络内数据冗余，但基于概率缓存方法存在一定的随机性，对于高频请求的数据内容的针对性不高，这种缓存方法造成距离数据请求节点近的路由器缓存替换率高，缓存命中率低。
[0004]虽然这些方法达到了对数据内容的缓存目的，但在网络性能方面没能实现更大的提升。因此必须提出一种可以降低网络中数据冗余，提升网络数据多样性，提高全网缓存命中率、降低网络延迟的缓存方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提出命名数据网络中分级随机缓存方法，能够有效降低网络中数据冗余，提高全网缓存命中率，提升网络性能。
[0006]本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：
[0007]命名数据网络中分级随机缓存方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1、数据请求节点兴趣包时，在兴趣包中添加兴趣包路由跳数字段IntPassHop，数据发布节点发送数据包时，在数据包中添加数据包路由跳数字段DataPassHop和数据包缓存标志位字段CacheTag；
[0009]步骤2、传输路径上的路由器共分为三级，分别为一级缓存路由器、二级缓存路由器和三级缓存路由器，传输路径中路由器总数为T，记传输路径中一级缓存路由器数为C1，传输路径中二级缓存路由器数为C2，传输路径中三级缓存路由器数为C3，
[0010]步骤3、当数据请求节点第一次请求内容名为data1的数据包时，数据发布节点将对应数据信息封装成数据包并发送到命名数据网络中，并为数据包缓存标志位字段CacheTag随机赋值，传输过程中数据包每经过一个路由器时数据包缓存标志位字段CacheTag的字段值减一，并且数据包缓存标志位字段CacheTag减至0时，数据包到达三级缓存路由器，当数据包缓存标志位字段CacheTag为0时将数据包缓存在当前缓存路由器中，数据包缓存时，数据包路由跳数字段DataPassHop的字段值M为数据包缓存时自数据发布节点已经跳转的路由数，缓存完毕继续向数据请求节点转发数据包并且在其他路由器上不再进行缓存操作。
[0011]当数据请求节点第二次请求名为data1的数据包时，数据包从当前缓存路由器发出，并为数据包缓存标志位字段CacheTag随机赋值，传输过程中数据包每经过一个路由器时数据包缓存标志位字段CacheTag的字段值减一，并且数据包缓存标志位字段CacheTag减至0时，数据包到达二级缓存路由器并将数据包缓存在当前缓存路由器中，数据包缓存时，数据包路由跳数字段DataPassHop的字段值M为数据包缓存时自数据发布节点已经跳转的路由数，缓存完毕继续向数据请求节点转发数据包并且在其他路由器上不再进行缓存操作；
[0012]当数据请求节点第三次请求名为data1的数据包时，数据包从当前缓存路由器发出，并为数据包缓存标志位字段CacheTag随机赋值，传输过程中数据包每经过一个路由器时数据包缓存标志位字段CacheTag的字段值减一，并且数据包缓存标志位字段CacheTag减至0时，数据包到达一级缓存路由器并将数据包缓存在当前缓存路由器中，当数据包缓存时，数据包路由跳数字段DataPassHop的字段值M为数据包缓存时自数据发布节点已经跳转的路由数，缓存完毕继续向数据请求节点转发数据包并且在其他路由器上不再进行缓存操作；
[0013]当数据请求节点第四次请求名为data1的数据包时，如果当前缓存路由器是距离数据请求节点最近的路由器，则当前缓存路由器向数据请求节点转发数据包，如果当前缓存路由器不是距离数据请求节点最近的路由，则数据包从当前缓存路由器发送，并为数据包缓存标志位字段CacheTag赋值，数据包缓存标志位字段CacheTag＝T
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M，传输过程中数据包每经过一个路由器时数据包缓存标志位字段CacheTag的字段值减一，当数据包缓存标志位字段CacheTag为0时将数据包缓存在距离数据请求节点最近的路由器中，数据包缓存时，
数据包路由跳数字段DataPassHop的字段值M为数据包缓存时自数据发布节点已经跳转的路由数，缓存完毕继续向数据请求节点转发数据包。
[0014]如上所述的步骤2中，当前传输路径中路由器总数为T；当前传输路径中一级缓存路由器数C1floor(T本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.命名数据网络中分级随机缓存方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、数据请求节点兴趣包时，在兴趣包中添加兴趣包路由跳数字段(IntPassHop)，数据发布节点发送数据包时，在数据包中添加数据包路由跳数字段(DataPassHop)和数据包缓存标志位字段(CacheTag)；步骤2、传输路径上的路由器共分为三级，分别为一级缓存路由器、二级缓存路由器和三级缓存路由器，传输路径中路由器总数为T，记传输路径中一级缓存路由器数为C1，传输路径中二级缓存路由器数为C2，传输路径中三级缓存路由器数为C3，步骤3、当数据请求节点第一次请求内容名为data1的数据包时，数据发布节点将对应数据信息封装成数据包并发送到命名数据网络中，并为数据包缓存标志位字段(CacheTag)随机赋值，传输过程中数据包每经过一个路由器时数据包缓存标志位字段(CacheTag)的字段值减一，并且数据包缓存标志位字段(CacheTag)减至0时，数据包到达三级缓存路由器，当数据包缓存标志位字段(CacheTag)为0时将数据包缓存在当前缓存路由器中，数据包缓存时，数据包路由跳数字段(DataPassHop)的字段值M为数据包缓存时自数据发布节点已经跳转的路由数，缓存完毕继续向数据请求节点转发数据包并且在其他路由器上不再进行缓存操作；当数据请求节点第二次请求名为data1的数据包时，数据包从当前缓存路由器发出，并为数据包缓存标志位字段(CacheTag)随机赋值，传输过程中数据包每经过一个路由器时数据包缓存标志位字段(CacheTag)的字段值减一，并且数据包缓存标志位字段(CacheTag)减至0时，数据包到达二级缓存路由器并将数据包缓存在当前缓存路由器中，数据包缓存时，数据包路由跳数字段(DataPassHop)的字段值M为数据包缓存时自数据发布节点已经跳转的路由数，缓存完毕继续向数据请求节点转发数据包并且在其他路由器上不再进行缓存操作；当数据请求节点第三次请求名为data1的数据包时，数据包从当前缓存路由器发出，并为数据包缓存标志位字段(CacheTag)随机赋值，传输过程中数据包每经过一个路由器时数据包缓存标志位字段(CacheTag)的字段值减...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯睿，沙莫，张成俊，金继欢，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：