[發明專利]NDN/CCN網絡中的數據包內容名稱編碼壓縮方法

有效

• 申請號: 201310363749.8
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103457700B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 黃勝;陳勝藍;張衛;劉煥淋;陳前斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司50102
• 代理人: 劉小紅

技術領域

本發明涉及互聯網通信技術領域，尤其涉及一種NDN/CCN網絡中的數據包內容名稱編碼壓縮方法。

背景技術

隨著近二十年互聯網的迅速發展，不斷涌現的新服務、新應用使得網絡中的數據流量爆炸式地增加。這些數據流給以TCP/IP為核心的互聯網造成了相當重的負擔，同時帶來了諸多問題。為了解決這些問題，多國的研究人員提出“從零開始”，打破傳統互聯網TCP/IP結構的束縛，設計一種新的網絡結構。在對新的網絡結構的研究中，將數據看做網絡的核心，以信息為中心的網絡（Information-Centric?Network）思想在該研究領域內得到了的廣泛認同，并且提出了數據命名網絡（Named?Data?Networking，以下簡稱NDN）以及內容中心網絡（Content-Centric?Network，以下簡稱CCN）的網絡結構。在這種網絡結構中，數據或者說內容成為了網絡的核心，主要有兩種類型數據包在網絡中進行傳輸，第一種用戶發送的請求包（Interest?Packet），第二種是包含有用戶所請求內容的數據包（Data?Packet）。當用戶想要獲取某個內容時，就向網絡發送包含有該內容名稱前綴的請求包。當請求包達到網絡中的節點時，節點首先搜索內容存儲庫（Content?Store，以下簡稱CS），其中存儲了經過該節點的數據包。節點根據請求包中的內容名稱前綴在存儲庫中搜索是否存在與之匹配的數據包，若存在，則將數據包發出，否則，節點會搜索未決請求表（Pending?Interest?Table，以下簡稱PIT）。其中記錄了已發送的請求包的條目，該條目包括請求包的內容名稱前綴以及該請求包到達節點時的入接口號（IncomingFace?ID）列表。當新到的請求包在PIT中找到了與之匹配的名稱前綴，說明該節點在收到該請求包之前已經發出相同的請求信息，則節點只需將接收該請求包的入接口號加入與其名稱前綴相對應的列表。否則，就在PIT中添加一個新的請求包條目，并且搜索轉發信息庫（Forwarding?Information?Base，以下簡稱FIB），FIB中記錄了若干內容的轉發信息，其中包含內容名稱前綴以及與之對應的轉發接口號（OutgoingFace?ID）列表，若FIB中存在與請求包內容名稱前綴匹配的轉發信息，節點則根據對應的轉發接口號列表，選擇一個或多個接口轉發該請求包。當接收到包含內容的數據包時，每個節點在PIT記錄中查找與數據包名稱前綴相對應的記錄條目，根據請求包的入接口號，將數據包發出。這樣，數據包就能夠按照請求包的發送路徑原路返回初始請求節點。

在NDN/CCN中，內容名稱結構是一種分層結構，例如，一首來自baidu的音樂的名稱為com/baidu/music/flac/56，這種結構的內容名稱具有無限可擴展性。節點對請求包以及數據包的操作都是通過對這種內容名稱前綴各分段字符串依次進行匹配來完成的，如果內容名稱過長，就會造成內容名稱在CS/PIT/FIB中匹配速度慢以及傳輸開銷較大等問題。那么如何對內容進行命名，才能有效地解決上述問題成為了研究的熱點課題之一。內容的名稱文獻（Y.?Yu,?and?D.?Gu.?“The?Resource?Efficient?Forwarding?in?the?Content?Centric?Network,”?10th?International?IFIP?TC?6?Conference?on?Networking,?9-13?May.2011,?Valencia,?Spain,?pp.66-77,2011）提出了一種名稱壓縮方案。該方案通過在上下游路節點交換信息，并對內容的整個名字進行編碼壓縮，以降低名字傳輸開銷。但該方法交換的信息量大，處理也比較復雜，而且由于對整個名稱進行壓縮，不能用于FIB的最長名稱前綴匹配。文獻（Y.?Wang,?H.?Dai,?J.?Jiang,?K.?He,?W.?Meng,?and?B.?Liu,?“Parallel?Name?Lookup?for?Named?Data?Networking,”?Global?Telecommunications?Conference?(GLOBECOM?2011),?5-9?Dec.?2011,?Houston,?TX,?USA,?pp.1-5,2011）為了提高名稱的查找速度，對節點中包含的內容名稱分段中的各個字符串進行編碼壓縮，從而降低內容名稱所占用的空間。并且采用并行查找方法提高查找速度。這種方法可以提高查找速度，但不能用于減少名字傳輸開銷上。