[發明專利]信息中心網絡下興趣包轉發的方法和轉發終端

有效

• 申請號: 201410476456.5
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104301305B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 雷凱;王嘉煒;袁杰
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司44281
• 代理人: 林宏津,彭家恩

技術領域

本發明涉及網絡通信技術領域，具體涉及信息中心網絡下興趣包轉發的方法和轉發終端。

背景技術

以信息為中心的網絡(ICN，Information-Center Network，簡稱信息中心網絡)是近年提出的一種試圖替代傳統的基于TCP/IP協議的未來互聯網架構。在ICN中，所有數據都基于層次化的名字來標識，通信過程不關注通信節點的位置而只關注被請求的數據本身。這方面的代表是命名數據網絡(NDN，Named Data Networking)，其中，命名的數據成為了網絡中的第一級實體(first-class entity)。NDN網絡中包含有兩類數據包，一類是Interest(興趣)包，又稱請求包，用于數據請求方發出請求到網絡中獲取數據，另一類是Data(數據)包，是數據請求方真實請求的數據內容。網絡通信過程完全由數據請求方驅動，通過拉(pull)的方式獲取數據，數據內置的緩存功能和靈活的轉發策略層使得NDN網絡具有良好的內容分發功能。

如圖1所示，NDN的路由節點需要維護三個表結構，即CS(Content Store，內容存儲)、PIT(Pending Interest Table，待定興趣表)和FIB(Forwarding Information Base，轉發信息庫)。整個通信過程如圖2a和圖2b所示，數據消費者首先發出一個Interest包(包含所需數據的名稱)請求自己所需的數據，路由節點接收到這個Interest包后，首先根據名稱進行最長前綴匹配在本地CS中查找是否有與當前名稱匹配的內容，如果有則直接將匹配的Data包返回；如果沒有，路由節點將在PIT表中查找對應記錄。如果在PIT表中匹配到了有關記錄，則說明該名字前綴的Interest包正在網絡中請求數據，因此，路由節點只需在自己PIT表中對應條目增加當前Interest包進入的接口號；如果在PIT表中未找到相關條目，路由節點將在FIB表中查找與當前名稱匹配的記錄以確定從哪些接口把這個Interest包轉發出去。若在上述三個表中都未找到對應條目，路由節點將丟棄接收到的Interest包而不做任何處理。

NDN架構下的FIB表記錄了節點之間的轉發規則，主要功能是用于轉發Interest包到潛在的擁有Data包的節點，它是數據路由轉發的主要依據。其結構主要由名稱前綴(Prefix)和接口列表(Face List)，可以簡單地表示為<Prefix,face₁,face₂,…,face_m>，工作原理和結構與傳統IP協議下的路由器里的FIB非常相似。但與傳統IP協議中的FIB不同的是，NDN中的路由轉發采用名字前綴匹配，且一個Interest包可以從多個接口轉發出去。這種設計可以很好地支持并行查詢，從而實現在NDN下從多個數據來源獲取數據。

轉發策略是NDN里提出的一個新的概念。不像IP網絡中轉發過程僅僅查看路由器FIB表后直接傳輸，由于基于路由表和數據面板觀察結果這二者作為雙重輸入，NDN的轉發過程可以適應它的轉發決策。這種基于包粒度的轉發和帶有狀態的數據面板可實現自適應性轉發，從根本上改變了網絡層的性能。良好的轉發策略可以增強包傳遞的健壯性，使網絡資源高效地利用，對動態的網絡狀況有更好的適應能力。

NDN項目組提出了一種Best Route轉發策略，將接口按照“獲取Data包”的能力分為三類：綠色、黃色和紅色，使用接口排名來進行Interest包的轉發，即優先使用排名最高的綠色接口，如果綠色接口不存在，則優先使用排名最高的黃色接口，從不使用紅色接口(代表接口無效)。由于接口的類型直接反映了該接口轉發Interest包的能力，Best Route對網絡狀況具有較好的自適應能力。但是，紅黃綠狀態的切換并不是非常快速靈活，缺乏對網絡狀態變化的敏銳感知。隨著網絡狀態的改變，排名高的接口可能已經不是最優的轉發接口，但是網絡狀態改變不足夠大。更壞的情況是，排名最高的接口已經不是最優接口，而該接口對應的線路又沒有差到使該接口改變顏色，那么該接口將總是作為最優接口轉發。因此Best Route對環境變化感知的能力較弱，不能有效地利用多個接口實現負載均衡。

發明內容

本發明提供一種信息中心網絡下對興趣包進行轉發的方法及相應的轉發終端。