[發明專利]一種信息中心網絡的局部內容流行度動態確定方法

在審

• 申請號: 201611214865.3
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106789261A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 蔡君;曾振科;羅建楨;雷方元
• 申請（專利權）人: 廣東技術師范學院
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所44229
• 代理人: 陳雅平

技術領域

本發明屬于計算機領域，涉及網絡方面的一種解決方法。

背景技術

為了適應互聯網應用由發送者驅動的端對端通信模式向接收者驅動的海量內容獲取模式的轉變，同時增強網絡對安全性、業務質量、移動性、可擴展性等方面的支持，研究者們近年來提出了一類以信息為中心的新型網絡體系架構，統稱為信息中心網絡(Information-Centric Networking,簡稱ICN)，來取代現在的TCP/IP網絡協議，改進的核心關鍵在于完成舍棄了基于IP地址的通信方式，采用了基于數據驅動的通信方式，根據內容本身對網絡中的所有內容進行命名、轉發路由和緩存等，其中，內容流行度的確定是高效地實現ICN架構的關鍵。

目前在Internet網絡中，研究者對于內容的流行度的分析都是從網絡全局的角度出發，如以當前微博/Twitter、微信等互聯網的熱門應用的內容為對象，應用數據挖掘技術，探索內容的流行度。在ICN緩存和路由等研究中，研究者通常假設內容的流行度為全局已知量，而內容全局流行度不僅表示困難，并且全局的流行度并不一定代表局部用戶的需求，如：ICN節點緩存的目的就是滿足局部用戶的需求，同時，內容流行度隨著時間的變化而發生變化。

為此，本發明專利在ICN框架下，應用復雜網絡社團思想，通過計數用戶請求的興趣包(Interest Packet)，基于滑動窗口機制，確定數據內容局部流行度的時空變化。本發明專利確定的ICN數據內容流行度能為ICN的高效緩存和路由的提供方法。

發明內容

本發明專利在ICN框架下，提出了一種全新的ICN局部內容流行度確定方法，較好地解決ICN內容流行度的確定困難的問題，為ICN的高效緩存、路由和靈活控制等問題提供基礎。下面分別從社團、節點社團重要度、社團劃分和內容流行度的定義以及內容流行度滑動窗口確定機制等方面來說明本發明提出的緩存策略。

本發明的技術方案：

一、社團：對Internet網絡結構的實證研究顯示，Internet網絡結構具有明顯的社團特性，即在同一社團內部，節點之間連接相對緊密，而在社團之間的節點之間的連接相對稀疏。并且在同一社團內的大部分用戶所關心的內容(興趣)也是相似的。

二、社團劃分：以路由器/交換機為節點，以它們之間的物理連接為邊構建復雜網絡，以網絡模塊度公式(1)為目標函數，應用優化算法將網絡劃分為不同的社團。

其中Nc表示網絡中社團的數目，M表示網絡中連接的總數，mc表示社團c內節點之間的連接數，dc表示社團c內所有節點度數之和。

三、內容流行度定義：在一定時間周期內，統計內容在一個社團內被用戶請求的次數，在ICN中，用Popu(i)表示在當前統計周期內的對于內容i的訪問頻率，用Req_t(i)表示本周期內對內i的訪問次數，則流行度計算如下：

四、滑動窗口確定機制：為了確定數據內容的流行度的動態變化和區域特性，消除歷史累計熱度的影響，采用滑動窗口機制對內容的流行度進行動態更新計算。如圖1所示。其中T為時間窗口，內容數據熱度Popu_(t)(i)每隔時間△t更新一次，△N_t(i)表示在時間間隔(t,t+△t)區間內請求的達到次數。

Popu_(t+△t)(i)＝Popu_(t)(i)+△N_i(t)-△N_i(t-T)(3)

附圖說明

圖1為本發明的內容流行度滑動窗口確定機制；

圖2為信息中心網絡的局部內容流行度動態確定方法流程。

具體的實施方式

本發明的實施框架示意圖如圖2所示。

Step1：以路由器/交換機為節點，以它們之間的物理連接為邊構建復雜網絡，以公式(1)的網絡模塊度為目標函數，應用優化算法將網絡劃分為不同的社團；

其中Nc表示網絡中社團的數目，M表示網絡中連接的總數，mc表示社團c內節點之間的連接數，dc表示社團c內所有節點度數之和。

Step2：確定社團內內容流行度。以社團為單位，在ICN架構內，在一段時間內，記錄每個內容被用戶Interest包發起請求的次數和該社團內容被用戶請求的總次數。

用Popu(i)表示在當前統計周期內的對于內容i的訪問頻率，用Req_t(i)表示本周期內對內i的訪問次數，則流行度計算如下：