[發(fā)明專利]基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信息中心網(wǎng)絡(luò)興趣包轉(zhuǎn)發(fā)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810726056.3
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN108924051B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張明川;吳慶濤;朱軍龍;鄭瑞娟;劉婷婷;王鑫露;陳亞明;張風(fēng)華;陳軍亞;孟維鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號: H04L12/721
• 分類號: H04L12/721;H04L12/751;H04L12/801
• 代理公司: 洛陽公信知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 王學(xué)鵬

本發(fā)明提供了基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信息中心網(wǎng)絡(luò)興趣包轉(zhuǎn)發(fā)方法，包括探索階段和利用階段，探索階段在轉(zhuǎn)發(fā)信息表中增加Q值，并根據(jù)最長前綴匹配來獲取候選端口列表，在數(shù)據(jù)包中增加離開時間和最小Q值，并通過數(shù)據(jù)包中所攜帶的信息計算數(shù)據(jù)包端口數(shù)據(jù)流的Q值，轉(zhuǎn)發(fā)N₁個興趣包后進(jìn)入利用階段；智能體轉(zhuǎn)發(fā)興趣包時還依據(jù)概率選擇轉(zhuǎn)發(fā)最佳端口，當(dāng)滿足概率計算公式或是發(fā)送了N₂個興趣包時，結(jié)束利用階段，重新開始進(jìn)入探索階段。本發(fā)明將興趣包的轉(zhuǎn)發(fā)過程轉(zhuǎn)換為路徑優(yōu)化問題，從而有效地解決網(wǎng)絡(luò)中的擁塞問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信息中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信息中心網(wǎng)絡(luò)興趣包轉(zhuǎn)發(fā)方法。

背景技術(shù)

隨著海量流媒體業(yè)務(wù)的廣泛應(yīng)用，當(dāng)前TCP/IP網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)的移動性、安全性等方面逐漸趨于極限。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用以“推”為主的通訊方式獲取內(nèi)容，這種方式導(dǎo)致內(nèi)容提供端的瓶頸，網(wǎng)絡(luò)容易出現(xiàn)擁塞現(xiàn)象。為了解決這類問題，信息中心網(wǎng)絡(luò)(Information-Centric Networking，ICN)應(yīng)運(yùn)而生。ICN是一中新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，采用面向信息的通信模型取代傳統(tǒng)面向主機(jī)的通信模型。雖然ICN為用戶獲取海量、異質(zhì)信息帶來了希望，但是網(wǎng)絡(luò)的擁塞都是亟待解決的一大難題。然而，ICN具有獨(dú)特的特性，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制策略并不能直接地應(yīng)用于ICN中。

ICN采用信息緩存機(jī)制，有效地緩解了業(yè)務(wù)量幾層出現(xiàn)的擁塞問題，但是擁塞依然是不可避免。當(dāng)ICN發(fā)生擁塞時，網(wǎng)絡(luò)的整體性能下降，降低了用戶的服務(wù)質(zhì)量。如果數(shù)據(jù)在進(jìn)行通信的過程中能主動地避開擁塞的鏈路，那么網(wǎng)絡(luò)的擁塞問題在一定程度上就可以得到緩解甚至是避免。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在通訊時，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)是根據(jù)路由表中的信息進(jìn)行的。在ICN中，對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)不僅會參考一個類似IP路由表的轉(zhuǎn)發(fā)信息表，同時還會考慮當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及節(jié)點(diǎn)的可用通信接口等因素。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信息中心網(wǎng)絡(luò)興趣包轉(zhuǎn)發(fā)方法，采用增強(qiáng)學(xué)習(xí)算法，將網(wǎng)絡(luò)中的每個路由節(jié)點(diǎn)看成是智能化節(jié)點(diǎn)，并將興趣包的轉(zhuǎn)發(fā)過程轉(zhuǎn)換為路徑優(yōu)化問題，路由節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崟r地做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)決策，從而有效地解決網(wǎng)絡(luò)中的擁塞問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信息中心網(wǎng)絡(luò)興趣包轉(zhuǎn)發(fā)方法，包括探索階段和利用階段，其特征在于：具體步驟為：

步驟一、探索階段的具體步驟為：

(1)智能體收到n個興趣包時，先查詢轉(zhuǎn)發(fā)信息表，在轉(zhuǎn)發(fā)信息表中添加一個Q值，Q值用于計算前綴端口對，并根據(jù)最長前綴匹配來獲取候選端口列表，最后通過候選端口轉(zhuǎn)發(fā)興趣包；

(2)數(shù)據(jù)包中添加離開時間和最小Q值兩個屬性，智能體收到數(shù)據(jù)包時，通過數(shù)據(jù)包中所攜帶的信息計算數(shù)據(jù)包端口數(shù)據(jù)流的Q值，并將Q值添加到轉(zhuǎn)發(fā)信息表中，其中，Q值的計算公式為公式四：

式中，ω(t)為學(xué)習(xí)率，為智能體v到i的時間，為從智能體v到d端的最短時間；

(3)智能體轉(zhuǎn)發(fā)N₁個興趣包后，結(jié)束當(dāng)前的探索階段，開始進(jìn)入利用階段；步驟二、利用階段的具體步驟為：

a.智能體轉(zhuǎn)發(fā)興趣包時依據(jù)概率選擇轉(zhuǎn)發(fā)最佳端口，概率的計算公式為公式五：

式中，為在端口j上前綴f的興趣包的轉(zhuǎn)發(fā)概率，為在端口j上前綴f的數(shù)據(jù)流的Q值，k為常量，k＞0；

b.當(dāng)滿足公式五的條件或是發(fā)送了N₂個興趣包時，結(jié)束利用階段，重新開始進(jìn)入探索階段；