[發明專利]結合蟻群路由思想和鄰接節點交換機制的低時延內容獲取方法

在審

• 申請號: 202211332151.8
• 申請日: 2022-10-28
• 公開（公告）號: CN115801661A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 曲大鵬;呂國鑫;宋雨桐;衡朝陽
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: H04L45/12
• 分類號: H04L45/12
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 王洋

一種在結合蟻群路由思想和鄰接節點交換機制的低時延內容獲取方法。該方法利用NDN網絡節點對轉發過的內容進行緩存的特性，在節點轉發內容請求時，盡可能地向緩存相應內容的節點轉發，而不是據請求者距離更遠的原始內容生產者作為內容請求的目的節點，從而減小內容獲取時延。該方法通過蟻群算法通過信息素濃度選擇最佳路徑的方法，通過信息素濃度來表示對應轉發方向中對應內容的緩存情況。通過令相鄰節點間進行周期性的信息交流，提高緩存內容的敏感程度，補足NDN應用蟻群路由思中相鄰節點內容探測不足的缺點。本發明充分利用緩存特性，向緩存內容的節點處而不是原始內容生產者處獲取所需內容，從而降低內容獲取時延。

技術領域

本發明涉及一種在NDN基本通信模式下，充分利用NDN緩存特性，提出將基于蟻群路由思想的轉發機制和鄰域探測機制結合的內容獲取方法。該方法一方面引入蟻群路由算法中調節信息素濃度選擇最優路徑的思想，以Data包在從內容提供者到內容請求者的路徑上，基于上游節點緩存Data包中內容的情況來調節相關路徑上信息素的方式，以強化有效路徑，提高后繼相應Interest包使用該路徑的概率；另一方面通過相鄰節點間周期性信息交流進行鄰域探測，使得每個節點能夠獲取一跳鄰接點的信息存儲情況，以增強鄰域發現能力。該內容獲取機制充分利用NDN的緩存特性，使得節點能夠盡量從更近的緩存內容的節點處，而非距離較遠的原始內容生產者處獲取到所需內容，從而降低內容獲取時延。

背景技術

短視頻平臺、直播平臺等以內容為中心應用的流行，令互聯網中承載的資源內容規模激增。可以預料，當前使用的TCP/IP網絡體系架構漸漸無法滿足日益增加的網絡資源和緩存負載需求。命名數據網絡作為ICN的典型代表，吸引了研究者們的廣泛關注。NDN采用基于內容名稱路由的無連接傳輸模式，內容請求者通過內容名稱請求數據，通過內容名標識出內容，采取類似URL的層次化命名格式，內容名具有可擴展、易聚合的特性，同時也具有可讀性的特點。NDN將路由和轉發分開，通過路由層來決定路由的可達性，依據轉發層數據包的傳輸狀態來決定路由的優先級和使用情況。因此，NDN具有節點緩存和無連接傳輸等特點。

NDN通過Data包和Interest包兩種通信包進行通信，內容請求者Interest包請求數據，具有相應內容的內容提供者通過發送對應內容的Data包實現數據通信。NDN的兩個基本報文不僅包含了用于標識內容的Content Name字段，同時也提供添加字段的接口以拓展報文結構的空間。NDN的通信模式具有以下特性：

(1)以內容為中心的網絡架構

NDN是符合ICN網絡范式的基本網絡結構，在NDN中內容通過內容名進行標識，將數據通信流程與主機的位置從根本“剝離”。Interest包和Data包中均有包含內容名的字段，Interest包和Data包的通信流程均依據Content Name進行。

(2)請求報文和數據報文一對一的數據傳輸模式

內容請求者節點發出一個攜帶內容需求的Interest包，會接收到一個攜帶相應內容Data包，確保網絡中流量平衡。

(3)通過內容請求者“拉取”內容獲取數據的傳輸模式

在TCP/IP網絡中，連接建立后，網絡中發送的內容由內容提供者決定，是一種內容提供者基于連接對內容請求者“推送”的傳輸模式。而NDN的通信模式則以內容請求者為主導。內容請求者根據自身需求構造Interest包發送內容需求，內容提供者根據需求提供構造Data包滿足內容請求者的需求，是以內容請求者為主導的“拉取”的數據傳輸模式。

(4)多源通信

因為NDN具有網內緩存的機制，節點會對轉發過的內容進行緩存，所以對于相應的Interest包，緩存相應內容的節點都可以作為相應內容的內容提供者，故NDN中適合進行多源通信。