[發明專利]一種優化邊緣計算節點部署和管理的命名數據網絡方法

有效

• 申請號: 201910687989.0
• 申請日: 2019-07-29
• 公開（公告）號: CN110572274B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 蔣從鋒;殷繼亮;黃杰;李尤慧子;殷昱煜;賈剛勇;張紀林
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04L41/0823
• 分類號: H04L41/0823;H04L41/12;H04L67/1097;H04L41/0893;H04L45/12
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

1.一種優化邊緣計算節點部署和管理的命名數據網絡方法，用于在邊緣環境下NDN網絡的實現，實現時網絡中大量異構邊緣設備與一臺控制服務器通過NDN網絡互聯，其特征在于：網絡拓撲信息和邊緣節點的接入通過網絡中部署的控制服務器實現，基于邊緣計算節點通信設計的命名規則和數據包結構，實現計算節點以數據為中心的高速率低消耗網絡通信功能，優化的NDN協議框架分為控制層和傳輸層，實現邊緣計算網絡的路由轉發機制；

所述邊緣計算節點，其本身作為數據的請求者，緩存者和提供者，同時為系統內其他邊緣計算的請求提供路由轉發和數據返回功能；

所述控制服務器，提供邊緣計算系統網絡層的管理，它與未加入系統的邊緣計算節點進行交互，使其通過邊緣計算網絡構建過程加入系統，并提供網絡維護。

2.如權利要求1所述的優化邊緣計算節點部署和管理的命名數據網絡方法，其特征在于：邊緣計算網絡的構建過程分為三個階段：節點編號請求、鄰居發現、全局網絡拓撲結構的構建與維護。

3.如權利要求1所述的優化邊緣計算節點部署和管理的命名數據網絡方法，其特征在于：NDN網絡命名機制的設計，其包含五種元數據信息組件，分別為節點編號、項目名稱、數據類型、數據版本和數據分片，組件依次排列，構造出層次化的數據名稱。

4.如權利要求1所述的優化邊緣計算節點部署和管理的命名數據網絡方法，其特征在于：NDN網絡數據包結構的設計，其興趣包包含數據名稱、包類型、優先順序、轉發策略、存活時間五個域；數據包包含數據名稱、包類型、存儲標志、數字簽名、數據內容五個域。

5.如權利要求1所述的優化邊緣計算節點部署和管理的命名數據網絡方法，其特征在于：邊緣計算網絡協議框架的設計，其包含上下兩層結構，下層為傳輸層，通過內容倉庫、等待表和轉發表對NDN網絡數據包的路由與轉發提供決策，確保高速率低消耗的網絡數據傳輸；上層為控制層，通過ACK確認和丟包重傳機制對NDN網絡數據包的通信過程進行控制，確保數據包可以準確地發送到指定的節點。

6.如權利要求5所述的優化邊緣計算節點部署和管理的命名數據網絡方法，其特征在于：所述內容倉庫的結構設計，其包含數據名稱、Data、TimeStamp、RequestNum表項，分別代表數據在網絡中的唯一身份標識、具體數據內容、數據最后一次被使用的時間戳、數據被請求的總次數。

7.如權利要求5所述的優化邊緣計算節點部署和管理的命名數據網絡方法，其特征在于：所述等待表的結構設計，其包含數據名稱、DownFace[N]、Waittime表項，分別代表數據在網絡中的唯一身份標識、請求的下游來源接口列表、請求轉發后的等待時間。

8.如權利要求5所述的優化邊緣計算節點部署和管理的命名數據網絡方法，其特征在于：所述轉發表的結構設計，根據網絡中全局路由和數據路由的不同需求，分別有兩種類型的存儲條目。

9.如權利要求8所述的優化邊緣計算節點部署和管理的命名數據網絡方法，其特征在于：所述的轉發表存儲全局路由信息的條目，根據控制服務器的全局網絡拓撲數據生成從該節點到目標節點的最優路由選擇路徑；條目數量等于網絡中邊緣節點的數量，表項是目標節點的編號、轉發接口以及路由距離；所述的轉發表還存儲數據路由信息的條目，根據節點在網絡通信過程中接收的歷史數據名稱而建立；條目數量由節點FIB存儲容量決定，當剩余容量為空時，新的數據路由信息將覆蓋舊的數據路由信息。

10.如權利要求1所述的優化邊緣計算節點部署和管理的命名數據網絡方法，其特征在于：所述的邊緣計算網絡的路由轉發機制，使得邊緣計算網絡兼顧數據的交換與全局的路由，其過程具體表述為：

步驟一：判斷請求轉發策略，若置為0，則進行全局拓撲路由轉發，流程結束；若置為非0，則執行下一步驟；

步驟二：請求進入CS內容存儲庫，檢索CS以判斷該節點是否緩存了所求數據；

步驟三：CS檢索成功，直接返回所請求數據，以滿足下游請求，流程結束；CS檢索失敗，則執行下一步驟；

步驟四：請求進入PIT待定表，檢索PIT以判斷節點是否已向上游發送該數據請求；

步驟五：PIT檢索成功，直接添加下游傳出接口，流程結束；PIT檢索失敗，則執行下一步驟；

步驟六：判斷請求存活時間，若當前剩余可轉發次數為0，則該請求已死亡，拋棄請求，流程結束；若當前剩余可轉發次數非0，則該請求存活，執行下一步驟；

步驟七：請求進入FIB轉發信息庫，檢索FIB以選擇轉發接口；

步驟八：FIB檢索成功，向匹配接口轉發請求；FIB檢索失敗，根據轉發策略向指定數量的接口隨機轉發請求，流程結束。