[發明專利]一種命名數據網絡下基于分組的隱私保護協作緩存方法

有效

• 申請號: 202010617569.8
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111917658B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 姚琳;江濱耀;徐曉瑩;吳國偉
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H04L47/125
• 分類號: H04L47/125;H04L45/00;H04L45/02;H04L45/033;H04L45/18;H04L9/40
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種命名數據網絡下基于分組的隱私保護協作緩存方法，其特征在于，步驟如下：

定義變量：

(1)根據路由器的請求分布和信息熵將路由器進行分組，從而使組內的路由器具有相似的請求分布和較大的信息熵；

分組的生成與調整，具體過程如下：

(1.1)當路由器收到興趣包時，統計如下信息：對相同內容的請求包的數量、收到的這些請求包的請求者；

隱私泄露概率：表示為1與某一個內容的請求來自的不同接口數的比值，定義如下：

其中，n(C_i)表示請求過C_i的接口個數；

信息熵：用信息熵的公式計算信息熵；

其中m為組內路由節點個數；由于路由器的緩存更新頻繁，不容易使用緩存狀態來判斷緩存相似性；用路由器收到的興趣包的分布情況作為路由器的緩存情況；之后用余弦相似性計算兩個向量之間的相似性從而得到緩存相似性；

其中表示路由器A與路由器B之間的緩存相似性，V_A代表路由器A在一段時間內收到的興趣包分布，V_A[1]代表V_A的第二行，|V_A[1]|代表向量的大?。?/p>

邊的權重：表示為信息熵的值乘上緩存相似性；

其中W_A，B表示路由器A與路由器B之間的邊的權重，兩個路由器必須相鄰；

(1.2)得到以上統計信息后，利用基于貪婪思想的分組算法進行分組，并保證匿名集內的路由器個數大于2，且直徑不大于2，以達到提高隱私保護水平以及提升網絡的性能的目的；

(2)為了解決命名數據網絡中緩存冗余的問題，在分組內將內容均勻分配給不同的路由器，使得每個路由器盡可能所負責緩存的內容的請求總數相同，達到負載均衡的目的；

內容分配的具體過程如下：

(2.1)由于命名數據網絡中不同的內容存在較大的流行度差異，所以哈希槽的位置放置不當容易導致組內負載不均衡；所以各個路由器記錄著每個內容的請求次數，結合所有路由器節點保存的信息，根據組內的節點個數，利用分配算法，將內容分成m堆；

(2.2)內容分好之后，將內容根據哈希函數映射到大小為0～2³²-1的哈希環上；每個內容從自己所在位點出發，沿哈希環順時針搜索到的第一個節點，即該內容緩存到該節點上，所以根據分堆結果，在將路由器節點映射到哈希環上，并且如有需要，添加相應的虛擬節點，構建出一個內容與節點的多對一映射；內容被分配到不同的路由器，每個路由器所負責緩存的內容的請求總數相同，達到負載均衡；

(3)在構成哈希環并建立內容與節點的映射之后，由于命名數據網絡當中路由器默認將興趣包沿著路由器與內容生產者之間的最短路徑進行轉發，轉發過程中可能會產生回路，以及造成興趣包的丟失；為了避免興趣包在傳輸過程中形成環路而導致被丟棄，因此每一個組都會維護一張緩存狀態表，組內的節點都持有一份；當組內有節點緩存了新內容時，會廣播告訴組內成員；組內成員進行緩存狀態表的更新；

路由轉發策略的具體過程如下：

(3.1)當節點Node_j收到興趣包，首先進行哈希計算，得到哈希槽，從而得到哈希槽對應的節點Node_i，之后查看緩存狀態表中Node_i中是否緩存了對應的內容，如果緩存狀態表中顯示Node_i中不存在對應的內容，則Node_j將興趣包添加到自己的PIT表中，按照FIB進行下一跳的轉發；如果緩存狀態表中顯示Node_i中存在對應的內容，按照以下幾種情況進行轉發：

(1)Node_j所在的組的大小為2

由于組內只有兩個節點，Node_j直接將興趣包轉發給組內的另一個節點；

(2)Node_j所在的組的大小大于2，且Node_j不是中心節點

由于Node_j可能與目標節點不相鄰，但是組內的中心節點與組內的所有節點都相鄰；所以Node_j將興趣包轉發給中心節點；

(3)Node_j所在的組的大小大于2，且Node_j是中心節點

由于中心節點與組內的任意節點都相鄰，所以Node_j將直接將興趣包轉發給目的節點。