[發(fā)明專利]基于果蠅算法的信息中心網(wǎng)絡(luò)路由和緩存管理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710446257.3
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107302571B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周金和;李昕冉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京信息科技大學(xué)
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/803
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 于翔;曾世驍

提供了一種基于果蠅算法的信息中心網(wǎng)絡(luò)路由和緩存管理方法，包括：確定請求相同內(nèi)容的用戶請求節(jié)點之間是否連接；當(dāng)確定用戶請求節(jié)點之間連接時，從連接的用戶請求節(jié)點中選擇一個用戶請求節(jié)點作為合并節(jié)點，并將用戶請求節(jié)點的用戶請求轉(zhuǎn)發(fā)到合并節(jié)點的下一跳節(jié)點；當(dāng)確定用戶請求節(jié)點之間不連接時，確定用戶請求節(jié)點的下一跳節(jié)點是否相同；當(dāng)確定用戶請求節(jié)點的下一跳節(jié)點相同時，將下一跳節(jié)點作為合并節(jié)點，并將用戶請求轉(zhuǎn)發(fā)到合并節(jié)點的下一跳節(jié)點；當(dāng)確定用戶請求節(jié)點的下一跳節(jié)點不相同時，將用戶請求分別轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳節(jié)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及信息網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于果蠅算法的信息中心網(wǎng)絡(luò)路由和緩存管理方法。

背景技術(shù)

信息中心網(wǎng)絡(luò)(Information-centric network,ICN)是一種新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并得到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注與研究。ICN改變了傳統(tǒng)的以主機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)范式，將內(nèi)容分散緩存在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中，并且根據(jù)內(nèi)容(諸如，用戶請求對象的名稱、數(shù)據(jù)特征等)進(jìn)行尋址，實現(xiàn)了內(nèi)容與內(nèi)容的位置的解耦，數(shù)據(jù)獨立于位置，解決了傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)中由于IP地址限定的諸如環(huán)路、主機(jī)遷移、IP地址不足等問題；通過網(wǎng)內(nèi)小規(guī)模設(shè)備的分散存儲，避免了高速緩存設(shè)備集中管理和維護(hù)帶來的巨大能耗及污染問題；另外，用戶在請求和獲取響應(yīng)內(nèi)容的過程中，避免了爆發(fā)式增長的視頻流量內(nèi)容的集中存儲，進(jìn)而產(chǎn)生的骨干網(wǎng)的擁塞、時延等問題。

在實際的網(wǎng)絡(luò)通信中，內(nèi)容的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于通信過程中內(nèi)容的位置和內(nèi)容的傳遞方式，用戶也更加關(guān)心數(shù)據(jù)內(nèi)容本身。ICN使用信息名稱為核心的全新網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧代替?zhèn)鹘y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，保留網(wǎng)絡(luò)層解析信息名稱、路由緩存信息數(shù)據(jù)、多播信息傳遞等功能，在解決傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)模型的擴(kuò)展性、實時性、動態(tài)性等問題的基礎(chǔ)上，更好地滿足了用戶對于內(nèi)容本身的需求。

ICN對數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行信息名稱路由的特點也對網(wǎng)絡(luò)中的路由方式提出了要求。目前的ICN路由主要通過兩種類型的包：包含用戶請求信息的內(nèi)容請求信息包和響應(yīng)用戶請求信息的數(shù)據(jù)內(nèi)容包。內(nèi)容路由器(Content Router，CR)針對這兩種類型的包維護(hù)三張表：內(nèi)容存儲(Content Store，CS)表、待定信息(Pending Information，PIT)表以及信息轉(zhuǎn)發(fā)(Forwarding Information Base，F(xiàn)IB)表。CS表半永久性地存儲接收到的數(shù)據(jù)內(nèi)容包，PIT表則存儲著信息包相關(guān)信息以及接收到的匹配信息的接口集，F(xiàn)IB表中包含用戶的轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息。當(dāng)用戶發(fā)出的內(nèi)容請求信息包到達(dá)CR時，CR首先在CS表中查找含有最長匹配前綴的內(nèi)容，如果找到用戶請求的內(nèi)容，則立即通過信息轉(zhuǎn)入接口返回數(shù)據(jù)內(nèi)容包，并丟棄內(nèi)容請求信息包，否則進(jìn)一步查找PIT表；PIT表中包含用戶先前的請求信息，諸如請求內(nèi)容名稱、信息包轉(zhuǎn)入接口等，如果最長匹配前綴的匹配結(jié)果找到用戶請求的內(nèi)容，則將本次興趣包的轉(zhuǎn)入接口直接添加到已經(jīng)存在的PIT中，當(dāng)數(shù)據(jù)內(nèi)容包返回時，會自動復(fù)制數(shù)據(jù)內(nèi)容包，通過多播的形式從多個轉(zhuǎn)入接口分別分發(fā)給不同的用戶，如果未找到用戶請求的內(nèi)容，則查找FIB表；FIB表中的轉(zhuǎn)發(fā)信息決定內(nèi)容請求信息包的轉(zhuǎn)發(fā)方向。當(dāng)含有用戶請求的內(nèi)容發(fā)布者或CR響應(yīng)用戶請求時，返回的數(shù)據(jù)內(nèi)容包按照信息包的路徑轉(zhuǎn)發(fā)給發(fā)起請求的用戶，完成請求過程。以上過程僅僅考慮了服務(wù)質(zhì)量，即保證用戶請求能夠得到響應(yīng)，但卻并未深入研究數(shù)據(jù)內(nèi)容傳輸過程中的能耗過程，勢必會對ICN的進(jìn)一步研究及應(yīng)用產(chǎn)生影響。