[發明專利]基于內容中心性的概率緩存內容放置方法

有效

• 申請號: 201910161907.9
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN109905480B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 李黎;柳寰宇;杜娜娜;王小明;張立臣;李鵬
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: H04L67/568
• 分類號: H04L67/568
• 代理公司: 北京前審知識產權代理有限公司 11760
• 代理人: 張波濤;李鋒

1.一種基于內容中心性的概率緩存內容放置方法，包括：

S100、用戶向網絡中發送請求內容塊的興趣包；

S200、依據最短路徑在網絡中的路由器上轉發該興趣包，并初始化CCmax變量，該變量用于記錄用戶請求內容塊的最短路徑上所經過的中間路由器的最大內容中心性值；其中，內容中心性是指經過節點的所有用戶到內容的最短路徑數目與所有用戶到內容的最短路徑數目之比與內容流行度的乘積；

S300、網絡中路由器接收到該興趣包后，查找是否有相應的緩存內容，如果命中，則轉去執行S400；如果沒有命中，則記錄并轉發該興趣包至下一跳路由器，并更新所記錄的CCmax變量，直到轉發至內容源服務器；

S400、返回包含所請求內容塊的數據包，沿著與興趣包轉發相反路徑回傳；

S500、當數據包回傳轉發至具有緩存功能的路由器時，計算緩存概率，并根據所述緩存概率決策是否在該路由器中緩存該數據包中的內容，所述緩存概率通過如下公式計算：

其中，p(v,c)表示內容塊c在緩存節點v上的緩存概率，所述緩存節點是具有緩存功能的路由器；p_c表示內容塊c的流行度，指用戶對內容的請求概率；ds_v,c表示用戶從緩存節點v上獲取請求內容塊c的時延節??；d(u,s(c))表示用戶u訪問內容塊c的源服務器s(c)所需要的跳數，CC(v,c)表示緩存節點v關于內容塊c的內容中心性，CC(u,s(c))_max表示用戶u請求內容塊c的最短路徑上所經過的所有緩存節點的最大內容中心性值，CC(u,s(c))_max＝Ccmax；

其中，CC(v,c)作為內容中心性指標，不僅刻畫內容緩存時的位置中心屬性，而且刻畫內容本身的屬性；

其中，內容中心性表示為：

其中，CC(v,c)表示緩存節點v關于內容塊c的內容中心性，p_c表示內容塊c的流行度，且滿足C表示內容塊集合，σ_v(u,c)表示經過緩存節點v的所有用戶u請求內容塊c的最短路徑數目，σ(u,c)表示所有用戶u請求內容塊c的最短路徑數目，u∈U，U表示用戶集合；

其中，所述步驟S200中，初始化CCmax變量，具體為：CCmax＝0，其中CCmax表示用戶請求內容塊的最短路徑上所經過的中間路由器的最大內容中心性值；

其中，所述步驟S300中，查找是否有相應的緩存內容，如果有則執行S400，該步驟具體包括：查找維護內容存儲表CS，如果有相應的緩存內容，則執行S400，并丟棄該興趣包；

如果沒有查找到相應的緩存內容，則記錄并轉發該興趣包至下一跳路由器，該步驟進一步具體包括：查找待定興趣表PIT中是否有關于該內容的請求記錄，如果有所述關于該內容的請求記錄，則在原有相應條目中添加該興趣包的接入端口，并丟棄該興趣包；如果沒有所述關于該內容的請求記錄，則在待定興趣表PIT中新增一條信息，并查找轉發信息表FIB中記錄的轉發端口，將該興趣包轉發至下一跳路由器；

且，所述步驟S300中，更新所記錄的CCmax變量具體為：獲取CC(v,c)，如果CC(v,c)CCmax，則讓CCmax＝CC(v,c)；其中，CC(v,c)表示緩存節點v關于內容塊c的內容中心性；

其中，所述步驟S500中，用戶從緩存節點v上獲取請求內容塊c的時延節省ds_v,c表示為：

ds_v,c＝hop_s(c)(c,u)-hop_v(c,u)，

其中，hop_s(c)(c,u)表示用戶u從源服務器s(c)獲取內容塊c時所需要的跳數；hop_v(c,u)表示用戶u從緩存節點v獲取內容塊c時所需要的跳數；

且，所述步驟S500中，用戶u訪問內容塊c的源服務器s(c)所需要的跳數d(u,s(c))表示為：

d(u,s(c))＝ds_w,c+hop，

其中，ds_w,c表示內容響應節點的內容獲取時延節省，hop表示用戶請求內容的最短路徑上到達內容請求響應節點所經過的跳數；

其中，所述方法涉及發送請求興趣包和返回內容數據包的兩部分，而根據計算的緩存概率來決策是否在路由器上緩存相應內容是在返回數據包的過程中進行的，在相同緩存內容數目，甚至緩存內容數目更少的情況下，也能獲得更優的緩存命中率、緩存內容利用率，有效地降低內容獲取時延和內容緩存冗余。