[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

一種基于內容中心性的概率緩存內容放置方法：S100、用戶向網絡發送請求內容塊的興趣包；S200、依據最短路徑在網絡中路由器上轉發該興趣包；S300、網絡中路由器接收到該興趣包后，查找是否有相應緩存內容，如果命中，則轉去執行S400，如果沒有命中，則記錄并轉發至下一跳路由器，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、當數據包回傳至具有緩存功能的路由器時，根據內容中心性和內容獲取時延兩方面指標計算緩存概率，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的內容。該方法能減少緩存冗余，提高緩存利用率，降低內容獲取時延，緩解網絡帶寬壓力。

技術領域

本公開屬于網絡緩存技術領域，特別涉及一種基于內容中心性的概率緩存內容放置方法。

背景技術

隨著互聯網的快速發展，網絡中的流量呈爆炸式增長，用戶對海量信息的獲取逐漸成為核心需求。而傳統網絡的端到端通信模式已經無法很好地應對流量劇增所帶來的巨大壓力，因此，未來網絡體系架構成為研究熱點。其中，作為一種逐漸被認可的新型網絡架構體系，以CCN/NDN、DONA、NetInf等為典型代表的信息中心網絡(ICN，information-centric networking)提倡以信息為中心的通信模式代替傳統的以主機為中心的通信模式，能更好地適應互聯網應用由發送者驅動的端對端通信模式向接受者驅動的海量內容獲取模式的轉變。

在ICN中，用戶并不關心信息/內容所存放的位置(即where)，而只關心信息/內容本身(即what)。因而，網絡對內容進行統一標識，基于內容進行定位、路由和傳輸。同時，為了緩解當前網絡流量的快速增長對網絡帶寬造成的嚴峻壓力，ICN提倡網絡中所有節點增加內置緩存功能以提高內容獲取的效率和網絡資源的利用率。

作為ICN中的關鍵技術之一，網內緩存(In-network caching)被廣泛研究，其核心思想是：利用網絡中節點的內置緩存功能，在具有緩存空間的路由器節點上緩存內容資源，以便用戶發送的內容請求在路由時能直接訪問到內容，而不需要次次從內容源(服務器)中獲取內容，通過就近服務的方法，從而減輕服務器負載，降低網絡流量，減少用戶獲取內容的時延。因此，合理高效的緩存內容放置方法對提高ICN的內容分發效率有著至關重要的影響。

在ICN中，最簡單具有代表性的緩存放置方法是處處緩存(cache everythingeverywhere，CEE)方法，其主要思想是在內容對象返回路徑中所經過的所有中間節點上緩存所有被請求的內容資源。不難看出，這種不加區分地緩存大量重復內容的方法會導致嚴重的緩存冗余，存在緩存資源利用率低，內容獲取效率低等問題。為了減少緩存冗余，近年來，一些學者圍繞節點在網絡結構中的重要性，研究在核心節點上放置內容的緩存方法。這類緩存放置方法的依據是重要性大的節點具有更高的緩存訪問概率，可以有效地減少緩存冗余，提高緩存資源的利用率。然而，這類方法僅考慮了節點的位置重要性，卻未對內容進行區分，導致所有內容具有一樣的緩存概率，從而影響緩存效率。另一些學者在考慮內容熱度的同時更加關注用戶獲取內容的收益，研究在邊緣節點上放置內容的緩存方法。這類緩存放置方法的依據是邊緣節點更加接近用戶，可以有效地降低用戶獲取內容所需的時延，緩解網絡帶寬壓力。然而，這類方法趨向在邊緣節點放置緩存內容，會增加不同內容在邊緣緩存節點的競爭，從而降低緩存利用率。

發明內容

針對上述問題，為了減少緩存冗余，提高緩存利用率，降低內容獲取時延，緩解網絡帶寬壓力，本公開提出了一種基于內容中心性的概率緩存內容放置方法(content-centrality-based probabilistic content placement method，CCPCP)，包括：

S100、用戶向網絡中發送請求內容塊的興趣包；