[發明專利]一種內容中心網絡的跨層緩存方法及其節點

有效

• 申請號: 201510729060.1
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN105262833B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 張天魁;肖霖;武麗霞;許曉耕;楊鼎成
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學;南昌大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠

本申請提供一種內容中心網絡的跨層緩存方法及其節點，該方法包括如下步驟：步驟S1：內容請求者依據用戶的需求發起攜帶請求內容名字的興趣包；步驟S2：節點接收興趣包，判斷該節點是否是可以提供請求內容的內容提供者或緩存命中節點；如果否，則執行步驟S3；步驟S3：查找未決請求表，判斷未決請求表中是否有該請求內容的名字，如果有則執行步驟S4，否則執行步驟S5；步驟S4：如果PIT中有該請求內容的名字，表示該興趣包曾經到達過該節點，則在PIT的該請求內容的名字條目中增加該興趣包到來的節點端口，并丟棄該興趣包，結束該方法。

技術領域

本申請涉及網絡緩存方法，特別涉及一種內容中心網絡的跨層緩存的方法及其節點。

背景技術

移動流量增長迅速，并且大部分的流量消耗都來自于視頻流。大規模網絡中的內容共享與傳輸直接影響傳輸性能，影響用戶體驗。如何將這些大量的數據以較快的速度和較低的網絡擁塞分發成為一個重大的挑戰。傳統的基于IP的端到端的通信模式在數據傳輸和內容分發方面雖然取得了一定的成功，但是它在移動性、靈活性和擁塞等方面一直面臨著重大的問題。因此，一種新型的網絡架構CCN(Content Centric Networking)被提出以實現快速的內容分發。內容中心網絡通過網內緩存技術實現信息的獲取與緩存，讓用戶可以從請求用戶到內容服務器之間傳輸路徑的中間節點上獲取內容，大大降低了用戶獲取內容的時延，減小了通信鏈路的擁塞，同時降低了服務器的負載。

CCN網絡的網內緩存是重要的研究方向之一。W.K.Chai在《Cache“less for more”in information-centric networks》中提出根據社交網絡中節點的betweennesscentrality值來選擇緩存節點。其中betweenness centrality是一種評價網絡節點重要性的方法，betweenness centrality越大的節點的，網絡中的最短路徑經過的次數越大，當節點按照最短路徑傳輸內容時，節點上途徑內容的幾率更大。CCN不同于IP網絡，它選擇讓更多的內容的緩存在網絡中betweenness centrality大的節點，當用戶請求內容時，可以直接從傳輸路徑上的緩存中間節點獲取，不需從服務器獲取內容，大大減小了服務器的網絡負載，降低了內容的獲取時延，提升內容共享效率。每個路由器將內容緩存在本地的緩存空間，當緩存空間已滿時，路由器節點根據一定的替換原則將舊的內容替換更新成新的內容。在網絡中的不同節點存在相同的副本。

但是，什么時候將什么內容緩存在何地是緩存設計主要涉及的問題，因此如何根據具體的應用場景設計有效的緩存策略對緩存的性能至關重要。由于網絡參數隨著緩存而不斷變化，在動態網絡下研究節點的跨層緩存設計現在還處于初步階段，對社交網絡場景來說，緩存空間有限，如何提高緩存空間的存儲效率，較小內容緩存替換開銷，降低用戶獲取內容時延，提高內容命中率成為重要的研究課題。

即現有的緩存方法存在以下缺陷：

首先，根據介數中心性進行沿路徑緩存策略是在有線網場景下提出的，在扁平化的分布式場景下的研究較少，在社交網絡場景下，用戶間是分布式自組織形式，因此在更加接近真實網絡的復雜網絡下研究具有更實際的意義。

其次，現有的沿路徑緩存策略，僅僅從網絡層的因素來決定節點或者用戶是否進行緩存，重要節點雖然能大大減小內容獲取時延，但是節點的緩存副本數多，節點緩存空間需要不斷的替換更新，重要節點的大量負載容易縮短節點的壽命，哪些節點應該緩存哪些內容直接影響了網絡緩存性能。

再次，緩存位置的因素是主要考慮了網絡單層的參數指標，單層指標無法有效的提高網絡傳輸效率。當網絡中的多場景多參數進行對比時，無法根據傳輸路徑上節點之間的多參數關系設計高效的適用于社交網絡的緩存設計方案。

發明內容