[發明專利]一種基于內容流行度的CCN緩存分區置換方法

無效

• 申請號: 201310634622.5
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN103634231A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 朱軼;倪亞楠;石振波
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H04L12/861
• 分類號: H04L12/861;G06F17/30
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明屬于網絡技術領域，更準確地說，本發明涉及一種基于內容流行度的CCN緩存分區置換方法。

背景技術

自20世紀60年代互聯網出現以來，互聯網得以迅猛發展，其應用主體已然從最初的硬件共享轉移到文字、圖片和視頻等信息的共享上。用戶更加關注內容的獲取速度、質量與安全性而非從何處獲取到內容。現有的以主機為中心的網絡體系已難以滿足互聯網的發展需求，雖然出現了CDN、P2P等改進技術，但仍無法克服其暴露出的諸多不適應性問題。因此構建新的網絡體系成為必然，在此背景下以信息為中心的網絡（ICN：Information?Centric?Networking）應運而生。

所謂以信息為中心的網絡，就是將網絡中的一切看作是內容，是一個內容互聯而非主機互聯的網絡，其核心對象是內容，通過內容的名字標識每一個信息。自2006年起，國外學術界開展了多項關于下一代Internet體系結構的研究項目，包括UC?Berkeley?RAD實驗室提出的“面向數據的網絡架構”（Data-Oriented?Network?Architecture，DONA）、歐盟FP7的4WARD以及“發布/訂閱式互聯網路由范例”（The?Publish-Subscribe?Internet?Routing?Paradigm，PSIRP）、Palo?Alto?Research?Center提出的“內容中心網絡”（Content-Centric?Networking，CCN）等，這些研究項目中毫無例外的都采用了以信息為中心的網絡架構思想，其中CCN以其在內容分發效率、網絡安全和部署方面等具有的顯著地優勢受到研究人員越來越多的關注，從而成為下一代Internet架構的研究熱點。

內容中心網絡最大的特點之一就是內建緩存功能，用戶通過發送興趣包（Interest?Packet，IP）來尋求所需內容，找到后返回數據包（Data?Packet，DP）。興趣包和數據包的內容如圖1和圖2所示。每個節點都包含內容存儲器（Content?Store,CS）用于存儲途徑當前節點的數據包。由于內容名字是唯一標識且與內容請求者及內容提供者不關聯，節點緩存的數據包可被其他用戶請求并使用。CCN網絡的存儲功能增加了網絡中內容的副本，提高用戶在網絡中節點而非源服務器節點獲取所需內容的概率，從而降低了用戶對于內容請求的時延，減輕了源服務器的受訪壓力。因此，緩存設計與性能在CCN中占據重要地位。

有關緩存的研究主要集中在兩個方向：緩存決策策略及緩存置換策略。前者定義了CCN節點是否需要緩存當前內容的規則；后者定義了CCN節點如何存入新內容、移除舊內容的規則。在網絡內容遠大于CCN節點緩存容量的情況下，合理的決策策略與置換策略協同工作才能保證CCN性能。

由于CCN的研究現階段尚處于起步階段，文獻中，緩存決策策略常默認使用到達即存的LCE策略（Leave?Copy?Everywhere），置換策略則使用原IP網絡中的置換策略，如文獻1（J.Choi,J.Han,E.Cho,T.T.Kwon,and?Y.Choi,“A?Survey?on?Content-Oriented?Networking?for?Efficient?Content?Delivery,”IEEE?Communications?Magazine,pp.121–127,2011）和文獻2（I.Psaras,R.G.Clegg,R.Landa,W.K.Chai,and?G.Pavlou,“Modelling?and?Evaluation?of?CCN-Caching?Trees,”IFIP?Networking,2011.）使用最近最少使用策略（Least?Recently?Used，LRU），文獻3（K.Katsaros,G.Xylomenos,and?G.C.Polyzos,“MultiCache:An?overlay?architecture?for?information-centric?networking,”Computer?Networks,pp.1–11,2011.）使用最近最多使用策略（Most?Recently?Used，MRU）及最近最頻繁使用策略（Most?Frequently?Used，MFU）。

現有策略多為傳統IP網絡中的緩存置換策略，沒有充分利用CCN的以內容為中心、內容流行度有高低之分的特點，從而帶來低流行度內容命中率低，用戶獲取低流行度內容的平均命中距離過遠的問題。

發明內容