[發明專利]一種內容中心網絡的緩存方法及裝置

在審

• 申請號: 201710157686.9
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN107070995A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 劉銀龍;梁杰;張玉
• 申請（專利權）人: 中國科學院信息工程研究所
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王慶龍

技術領域

本發明涉及網絡通信技術領域，具體涉及一種內容中心網絡的緩存方法及裝置。

背景技術

內容中心網絡(Content-Centric Networking，CCN)是一種新興的網絡架構，內容代替位置成為通信模型的核心，屬于“革命式”的未來互聯網體系架構。CCN能夠從根本上解決IP網絡在可擴展性和內容分發有效性方面存在的問題，現在已經成為了未來互聯網的研究熱點。

為了緩解網絡流量的快速增長對網絡帶寬造成的嚴峻壓力，CCN網絡架構中普遍采用了泛在化的網絡內置緩存方法。然而，泛在緩存機制在提升了網絡的內容分發獲取性能的同時，也可能產生過大的緩存冗余而導致網絡資源利用率和能效降低的問題。在CCN網絡中，全網節點內嵌緩存的優勢與緩存資源的利用不充分之間的矛盾，是緩存研究中亟待解決的問題。

現有的各個節點保留副本(Leaving copies everywhere，LCE)、下游節點保留副本(Leave Copy Down，LCD)、概率存儲ProbCache等緩存方法，雖然算法簡單易行，但會使得網絡中內容冗余度較高而且節點命中率較低。為了改善網絡緩存性能，現有的緩存方法主要是基于內容流行度和基于復雜網絡計算的節點屬性(介數、度數、中心度等)。

現有技術中提出了一種基于內容分塊流行度以及緩存節點位置的分級緩存策略，通過興趣包和數據包攜帶標簽的方式實現隱式緩存協作，可以充分利用細粒度的內容分塊流行度這一特性，提高緩存路由器緩存命中率，減小用戶請求內容時延以及網絡流量，進而提升用戶對實時業務的服務體驗。現有技術中提出一種基于內容流行度和節點中心度匹配的緩存策略，通過對經過的內容進行選擇性緩存來提高內容分發沿路節點的緩存空間使用效率，減少緩存冗余。

然而，現有的內容中心網絡的緩存方法無法提前獲取某一內容的流行度，往往將流行度高的內容緩存在介數、度數、中心度等屬性高的節點，容易導致這些節點的內容不斷被替換，導致系統性能下降；而且內容在網絡中的分布不均勻，網絡中數據冗余度高、命中率低。

發明內容

本發明實施例提供一種內容中心網絡的緩存方法及裝置，用于解決現有的緩存方法冗余度高、命中率低的問題。

本發明實施例提供了一種內容中心網絡的緩存方法，包括：

在服務節點將內容數據包回傳至請求節點時，在所述內容數據包中設置第一指針，并根據初始緩存間隔對所述第一指針進行賦值，在所述內容數據包回傳的過程中每經過一個中間節點，所述第一指針減1；

檢查所述內容數據包是否到達所述請求節點，若所述內容數據包未到達所述請求節點，則判斷所述第一指針是否為0；

若判斷所述第一指針為0，則判斷當前節點剩余空間是否能容納新數據包；

若當前節點剩余空間能容納新數據包，則將所述內容數據包緩存至當前節點，同時繼續向下一個中間節點轉發所述內容數據包，并根據當前緩存間隔對所述第一指針進行賦值；

若當前節點剩余空間不能容納新數據包，則根據當前節點及其相鄰節點的緊密度、特征向量和替換率確定綜合參考值最優節點，并將所述內容數據包緩存至所述綜合參考值最優節點，同時繼續向下一個中間節點轉發所述內容數據包，并根據當前緩存間隔對所述第一指針進行賦值。

可選地，所述緩存間隔根據如下公式進行獲取：

其中，M為緩存間隔，p為內容的實時局部流行度，d為興趣包到達率，s為內容大小，以chunk為單位；σ為比例系數。

可選地，所述綜合參考值根據如下公式進行獲取：

其中，V為綜合參考值；C_c(i)為節點的緊密度，C_e(i)為節點的特征向量，R_e(i)為節點的替換率。

可選地，所述方法還包括：

若所述內容數據包到達所述請求節點，則將所述內容數據包保存至所述請求節點。

可選地，所述方法還包括：

若判斷所述第一指針不為0，則將所述內容數據包轉發至下一個中間節點。

本發明實施例提供了一種內容中心網絡的緩存裝置，包括：

第一指針設置單元，用于在服務節點將內容數據包回傳至請求節點時，在所述內容數據包中設置第一指針，并根據初始緩存間隔對所述第一指針進行賦值，在所述內容數據包回傳的過程中每經過一個中間節點，第一指針減1；