CN104639432A - 一种融合内容与网络的任播路由系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种融合内容与网络的任播路由系统，该系统位于包括边缘网络与核心网络的网络环境中，包括：映射服务器、边缘路由器和服务器；边缘路由器在边缘网络中并位于边缘网络与核心网络之间的接口处；映射服务器位于边缘网络中；服务器位于边缘网络中；在边缘网络中，路由基于局部标识符进行，任播采用基于路由方式；在核心网络中，路由基于全局位置符进行，任播采用基于查询方式；映射服务器用于保存各个服务器的负载情况，并向边缘路由器提供用于描述各服务器负载情况的服务器副本；边缘路由器获取服务器副本，从服务器副本中选取最优服务器，向最优服务器发送客户请求，对客户请求做全局位置符与局部标识符之间的转换。

Description

一种融合内容与网络的任播路由系统与方法

技术领域

本发明涉及网络通信领域，特别涉及一种融合内容与网络的任播路由系统与方法。

背景技术

任播在RFC2373中被正式定义为一种标准的服务模型。在IP网络上通过一个任播地址标识一组提供特定服务的主机，服务访问方并不关心提供服务的具体是哪一台主机（比如DNS或者镜像服务），访问该地址的报文被IP网络路由到这一组目标主机中、由路由协议度量的“最近”目标主机中。任播提供的是一种无状态的、尽力而为的服务。任播的定义说明如图1所示，将位于网络中不同地方的相同服务器都命名为“A”，客户发出目的地址为“A”的包将会被路由到最近的服务器上。例如客户1的请求被路由至左上角的服务器上，客户2的请求被路由至右下角的服务器上。

从任播的语义可以看出，其最基本的功能是在一组服务器中找到一个最优的服务器。原理上，任播可以通过基于路由（route-by-name）和基于查询（lookup-by-name）两种方式实现。IP任播和多种未来网络体系架构（如DONA，SCAFFOLD，CCN）等是基于route-by-name的方式来实现任播。未来网络DONA和SCAAFFOLD甚至将任播作为一个基本的网络原语。基于lookup-by-name的任播技术，包括基于DNS域名解析的任播、基于HTTP重定向的任播、基于虚拟网络坐标等Overlay设施的任播等。基于查询的任播需要依赖第三方解析器，如DNS和HTTP等，将任播域名解析为一个或几个IP地址。

基于route-by-name的任播可以快速适应网络变化，并根据网络状况将客户请求路由至附近的服务器上。基于lookup-by-name的任播对路由系统没有负担，并具有灵活的服务器选择策略。无论是基于route-by-name的任播，还是基于lookup-by-name的任播，它们都有一些无法避免的缺点。

基于route-by-name的任播技术的缺点有：第一，服务器的选择仅仅依赖于路由度量，缺少灵活性；第二，任播地址被发布到整个路由系统中，这使得路由表膨胀，并严重地影响了路由可扩展性；第三，在基于名字路由的未来网络架构（如DONA,CCN和SCAFFOLD）中，可变长的名字降低了路由有效性。

基于lookup-by-name的任播技术的缺点有：第一，服务器选择不能及时地响应网络状态的变化，会影响服务器选择的有效性；第二，依赖的第三方解析器可能将过期的信息引入系统，导致服务器选择的不准确。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的任播技术各自所存在的缺陷，从而提供一种能够有效提高了网络传输效率的任播路由系统与方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种融合内容与网络的任播路由系统，该系统位于包括边缘网络与核心网络的网络环境中，包括：映射服务器、边缘路由器和服务器；所述边缘路由器在边缘网络中并位于边缘网络与核心网络之间的接口处；所述映射服务器位于边缘网络中；所述服务器位于边缘网络中；其中，

在所述边缘网络中，路由基于局部标识符进行，任播采用基于路由方式；在所述核心网络中，路由基于全局位置符进行，任播采用基于查询方式；

所述映射服务器用于保存各个服务器的负载情况，并向所述边缘路由器提供用于描述各服务器负载情况的服务器副本；

所述边缘路由器根据客户请求向所述映射服务器发起服务解析请求，以获取所述服务器副本；根据当前的网络状态从所述服务器副本中选取最优服务器；向所选择的最优服务器发送客户请求；对客户请求做全局位置符与局部标识符之间的转换，以协助客户请求在核心网络或边缘网络中的路由；

所述服务器处理客户请求，并将自身的负载情况报告给所述映射服务器。

上述技术方案中，所述边缘路由器采用map-and-encap机制实现全局位置符与局部标识符的转换，包括：在map阶段，当客户发送的请求在本边缘网络没有得到回应时，此请求会被路由至本边缘网络的边缘路由器上，所述边缘路由器将作为目的ID的局部标识符映射为相应的全局位置符；在encap阶段，所述边缘路由器用映射服务器返回的作为目的LOC的全局位置符将请求封装，此时的请求包中，内部的源和目的地址为局部标识符，外部的源和目的地址为全局位置符；当封装的请求包到达目的边缘路由器时，请求包将被解封装，然后用局部标识符被路由至目的服务器。

本发明还提供了基于所述的融合内容与网络的任播路由系统所实现的任播方法，包括：

步骤1）、所述服务器的副本向所述映射服务器通告服务器的负载状态；

步骤2）、当客户请求在本边缘网络得不到回应时，向本边缘网络的边缘路由器发出请求；

步骤3）、所述边缘路由器向映射服务器发出请求，请求将包的目的服务器的局部标识符解析为全局位置符；

步骤4）、映射服务器响应边缘路由器的请求，并根据服务器的负载状态返回一组备选服务器；

步骤5）、所述边缘路由器根据网络状态和服务器负载选择最优服务器；

步骤6）、所述边缘路由器将客户请求引导至最优服务器上；

步骤7）、所述服务器的副本向所述映射服务器更新自己的负载状况。

上述技术方案中，所述步骤6）包括：

步骤6-1）、所述边缘路由器用映射服务器返回的作为目的LOC的全局位置符将客户请求封装；

步骤6-2）、封装后的客户请求在核心网络中路由；

步骤6-3）、当封装的请求包到达目的边缘路由器时，请求包将被解封装，然后用局部标识符被路由至目的服务器。

本发明的优点在于：

1、在本申请中，边缘网络基于内容路由，核心网络基于IP路由，内容路由被限制在边缘网络中，克服了内容中心网络中基于名字路由带来的路由表膨胀问题；

2、本申请同时继承了基于route-by-name和lookup-by-name任播机制的优点，减少了网络上的无用流量传输，减轻了网络带宽负荷，有效提高了网络传输效率。

附图说明

图1是现有技术中的任播原理示意图；

图2是本申请中所涉及的任播路由系统的结构示意图；

图3是对局部标识符和全局位置符在网络层级中所处位置的描述；

图4是本申请中所涉及的任播路由方法的流程图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的描述。

为了支持高效任播，从网络架构层次需要考虑两个问题，一是如何在路由可扩展性和报文转发效率之间进行平衡，二是如何综合route-by-name和lookup-by-name两种任播方式的优缺点，提供支持灵活任播策略、可扩展的任播路由方法。研究表明，基于ID/LOC分离的LISP网络架构可以很好地解决路由可扩展性的问题。借鉴LISP，本申请中引入了命名内容的概念，即为每个内容赋予专有的名称，并将边缘网络中的命名主机替换为命名内容。在本申请中，在边缘网络中，路由基于局部标识符来进行，任播基于route-by-name方式；在核心网络中，路由基于全局位置符来进行，任播基于lookup-by-name方式；由映射服务器负责将局部标识符映射到全局位置符。本申请的基于位置符与标识符分离的任播系统与方法的优势在于，第一，局部标识符不会被发布到路由系统中，避免了路由表的膨胀，保证了路由可扩展性；第二，映射服务器为支持灵活的任播策略作了保障。

下面对本申请的系统与方法做详细说明。

参考图2，本申请的任播路由系统包括：映射服务器、边缘路由器（BoundaryRouters,BRs）和服务器；其中，所述边缘路由器在边缘网络中并位于边缘网络与核心网络之间的接口处；所述映射服务器位于边缘网络中；所述服务器位于边缘网络中。所述映射服务器用于保存各个服务器的负载情况，并向所述边缘路由器提供用于描述各服务器负载情况的服务器副本；所述边缘路由器根据客户请求向所述映射服务器发起服务解析请求，以获取所述服务器副本；根据当前的网络状态从所述服务器副本中选取最优服务器；向所选择的最优服务器发送客户请求；对客户请求做全局位置符与局部标识符之间的转换，以协助客户请求在核心网络或边缘网络中的路由；所述服务器处理客户请求，并将自身的负载情况报告给所述映射服务器。

所述客户登录边缘网络后发起请求，边缘网络采用基于route-by-name的任播将客户的请求被引导至最近的边缘路由器上；所述边缘路由器根据所收到的客户请求发起一个服务解析请求至映射服务器，映射服务器根据相应的策略向该边缘路由器返回一组服务器副本；边缘路由器根据当前网络状态从一组服务器副本中选择最优服务器；边缘路由器向所选择的最优服务器发送客户请求，所述客户请求在所述核心网络中路由时，该请求通过全局位置符被路由，所述客户请求进入边缘网络后，该请求通过局部标识符被路由至选中的服务器上。

为了实现全局位置符与局部标识符的分离，本申请中的边缘路由器采用map-and-encap来实现。Map-and-encap机制包含两个阶段：map阶段和encap阶段。在map阶段，当客户发送的请求在本边缘网络没有得到回应时，此请求将会被路由至本边缘网络的边缘路由器上。边缘路由器将目的ID（局部标识符）映射为相应的LOC（全局位置符），并根据映射服务器返回的目的LOC对请求包进行封装，封装后的请求包的内部的源和目的地址为IDs（局部标识符），外部的源和目的地址为LOCs（全局位置符）。在encap阶段，当封装的请求包到达目的边缘路由器时，请求包将被解封装，然后用IDs被路由至目的服务器。在图3中对局部标识符和全局位置符在网络层级中所处的位置做了说明，所述局部标识符在网络层、传输层和应用层上使用，所述全局位置符在网络层上使用。

在本发明中，基于标识与位置分离的任播方法的整个流程一共分为下述七个步骤，如图4所示。

步骤一、服务器副本向映射服务器通告自己的负载状态。

步骤二、当客户请求在本边缘网络得不到回应时，向本边缘网络的BR发出请求。

步骤三、BR向映射服务器发出请求，将请求包的目的服务器的标识符IDs解析为位置符LOCs。

步骤四、映射服务器响应BR的请求，并根据服务器的负载状态返回一组备选服务器。

步骤五、BR根据网络状态和服务器负载选择最优服务器。

步骤六、BR将请求引导至最优服务器上。

步骤七、服务器副本向映射服务器更新自己的负载状况。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种融合内容与网络的任播路由系统，其特征在于，该系统位于包括边缘网络与核心网络的网络环境中，包括：映射服务器、边缘路由器和服务器；所述边缘路由器在边缘网络中并位于边缘网络与核心网络之间的接口处；所述映射服务器位于边缘网络中；所述服务器位于边缘网络中；其中，

在所述边缘网络中，路由基于局部标识符进行，任播采用基于路由方式；在所述核心网络中，路由基于全局位置符进行，任播采用基于查询方式；

所述映射服务器用于保存各个服务器的负载情况，并向所述边缘路由器提供用于描述各服务器负载情况的服务器副本；

所述边缘路由器根据客户请求向所述映射服务器发起服务解析请求，以获取所述服务器副本；根据当前的网络状态从所述服务器副本中选取最优服务器；向所选择的最优服务器发送客户请求；对客户请求做全局位置符与局部标识符之间的转换，以协助客户请求在核心网络或边缘网络中的路由；

所述服务器处理客户请求，并将自身的负载情况报告给所述映射服务器。

2.根据权利要求1所述的融合内容与网络的任播路由系统，其特征在于，所述边缘路由器采用map-and-encap机制实现全局位置符与局部标识符的转换，包括：在map阶段，当客户发送的请求在本边缘网络没有得到回应时，此请求会被路由至本边缘网络的边缘路由器上，所述边缘路由器将作为目的ID的局部标识符映射为相应的全局位置符；在encap阶段，所述边缘路由器用映射服务器返回的作为目的LOC的全局位置符将请求封装，此时的请求包中，内部的源和目的地址为局部标识符，外部的源和目的地址为全局位置符；当封装的请求包到达目的边缘路由器时，请求包将被解封装，然后用局部标识符被路由至目的服务器。

3.基于权利要求1-2之一所述的融合内容与网络的任播路由系统所实现的任播方法，包括：

步骤1）、所述服务器的副本向所述映射服务器通告服务器的负载状态；

步骤2）、当客户请求在本边缘网络得不到回应时，向本边缘网络的边缘路由器发出请求；

步骤3）、所述边缘路由器向映射服务器发出请求，请求将包的目的服务器的局部标识符解析为全局位置符；

步骤4）、映射服务器响应边缘路由器的请求，并根据服务器的负载状态返回一组备选服务器；

步骤5）、所述边缘路由器根据网络状态和服务器负载选择最优服务器；

步骤6）、所述边缘路由器将客户请求引导至最优服务器上；

步骤7）、所述服务器的副本向所述映射服务器更新自己的负载状况。

4.根据权利要求3所述的任播方法，其特征在于，所述步骤6）包括：

步骤6-1）、所述边缘路由器用映射服务器返回的作为目的LOC的全局位置符将客户请求封装；

步骤6-2）、封装后的客户请求在核心网络中路由；

步骤6-3）、当封装的请求包到达目的边缘路由器时，请求包将被解封装，然后用局部标识符被路由至目的服务器。