CN101820386A - 用于促进在以内容为中心的网络中转发分组的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于促进在以内容为中心的网络中转发分组的方法和系统。该方法包括：接收具有层次结构化的可变长度标识符(HSVLI)的分组；在转发引擎处至少基于该分组的HSVLI执行查找；其中所述转发引擎是使用基于硬件的精确匹配查找引擎、基于硬件的最长前缀匹配查找引擎或这两者来实施的；以及其中执行查找包括对照以下中的至少一个来搜索匹配：内容存储器，待定兴趣表，以及转发信息库；以及基于所述查找做出转发决策。

Description

用于促进在以内容为中心的网络中转发分组的方法和系统

技术领域

本公开总的涉及通信网络。更具体地，本公开涉及用于在以内容为中心的网络中转发分组的方法和系统。

发明内容

一个实施例提供一种促进分组的转发的系统。在操作期间，该系统接收具有层次结构化的可变长度标识符(HSVLI)的分组。该系统然后在转发引擎处至少基于该分组的HSVLI执行查找。该转发引擎是使用基于硬件的精确匹配查找引擎、基于硬件的最长前缀匹配查找引擎或这两种引擎来实施的。执行查找涉及对照以下中的至少一个来搜索匹配：内容存储器，待定兴趣表(pending interest table)，以及转发信息库。该系统还基于所述查找来做出转发决策。

在关于这个实施例的变型中，HSVLI指示一条内容并且被层次结构化，包括从最普通级别到最特殊级别排序的连续分量。另外，各个标识符的长度不是固定的。

在另一个实施例中，转发引擎包括含有来自内容存储器、待定兴趣表以及转发信息库的条目的查找表。

在关于这个实施例的变型中，该系统确定所述分组是含有与HSVLI对应的兴趣还是含有与HSVLI对应的内容。

在关于这个实施例的变型中，响应于所述分组含有针对内容的兴趣并且所述查找导致内容存储器中的匹配，该系统向所述兴趣的来源发送先前存储在内容存储器中的内容。

在关于这个实施例的变型中，响应于所述分组含有针对内容的兴趣并且所述查找导致待定兴趣表中的匹配但没有导致内容存储器中的匹配，该系统用对应的待定兴趣条目来更新待定兴趣表以包括所述分组的输入接口。

在关于这个实施例的变型中，响应于所述分组含有针对内容的兴趣并且所述查找导致转发信息库中的匹配但没有导致内容存储器或待定兴趣表中的匹配，该系统将所述分组转发到与转发信息库中的所述匹配对应的一个或更多接口。

在关于这个实施例的变型中，响应于所述分组含有内容并且所述查找导致待定兴趣表中的匹配，该系统将所述分组转发到与待定兴趣表中的所述匹配对应的接口。该系统还将所述分组的副本存储在内容存储器中并且在待定兴趣表中去除对应的待定兴趣。

附图说明

图1说明了依据实施例的以内容为中心的网络(CCN)的示例性体系结构。

图2介绍了依据本发明的一个实施例的用于转发具有HSVLI的CCN分组的示例性CCN转发器。

图3介绍了说明依据实施例的促进转发具有HSVLI的分组的过程的流程图。

图4介绍了说明依据实施例的CCN转发引擎的操作的流程图，所述CCN转发引擎包含内容存储器、待定兴趣表和转发信息库的查找条目。

图5介绍了依据实施例的示例性CCN转发器。

在这些图中，相似的参考数字指代相同的附图元件。

具体实施方式

在本发明的实施例中，在以内容为中心的网络中转发分组的问题通过使用查找引擎来解决，所述查找引擎组合多个查找表来转发内容或内容的兴趣。具体而言，以内容为中心的路由引擎组合来自若干种类型的查找表的转发信息并且基于分组的层次结构化的可变长度标识符来提供协同的转发方案(scheme)。以下章节描述以内容为中心的网络和内容名称。后续的章节提供对以内容为中心的网络中的转发机构的更详细描述。

在以下描述中，“内容消费者”或“消费者”指代请求或接收内容的实体。“内容提供者”或“提供者”指代提供内容的实体。

术语“兴趣”或“查询”指代对某一内容的请求。兴趣分组对特殊形式的查询加以编码，所述特殊形式的查询表达(从可能位于网络中的内容集合中)期望什么内容以及可选地不期望什么内容(请求者已经拥有的内容或已知在上下文中是不相关的内容)。查询的关键部分是所期望内容的名称前缀。由于内容名称的层次结构(也称为层次结构化的可变长度标识符(HSVLS)，这在以下章节中进行解释)，这样的前缀识别(潜在的)内容集合。查询的其他部分可以缩小从该集合内期望的内容的范围。转发器负责发送满足兴趣的内容数据或者将该兴趣自身发送到一个或更多下一跳目的地，所述目的地可能更靠近对应内容的某个来源。

术语“内容”、“内容数据”、“内容分组”和“数据分组”指代内容单元。在CCN中，内容分组是自识别的：它们携带完整的内容名称，尽管该名称的能够作为内容自身的散列的部分可能是隐含的。转发器典型地负责向对应兴趣的来源转发内容数据，同时典型地保留能够用来满足将来兴趣的高速缓存副本。

术语“面(Face)”指代CCN转发器上的耦合到应用或网络的接口。“面”能够基于硬件或软件。这样的CCN接口被称为“面(Face)”以使得它们能够与作为路由器术语中的物理网络接口的接口(interface)的普通意义相区别。兴趣和内容分组经过“面”被接收和发送。“面”可以耦合到单个应用、点到点网络连接上的单个远程节点或者节点集合诸如网络中的广播或组播群。

术语“转发信息库”、“FIB”和“转发表”指代允许查找名称前缀以确定向何处发送兴趣的数据结构。CCN FIB中的查找典型地返回对一个或更多输出“面”的引用(reference)，原因在于允许兴趣分组或内容分组被转发到多个“面”。

术语“内容存储器”和“CS”指代持有内容分组以使得它们能够被响应于将来的匹配兴趣而传送的数据结构。CCN中已命名的数据的使用被设计为将内容与其位置去关联(decouple)以便容易在网络中的任何地点用存储器换得带宽。CCN内容存储器替换与常规IP路由器中的输出接口相关联的队列缓冲存储器。代替当存在拥塞时将分组存储在输出接口(在I P路由器中是这么做的)，CCN转发器将数据分组存储在CS中。CS可以被实施为分布式存储器分层结构，所述分布式存储器分层机构由于如下事实而得以简化：每个分组是自识别的且不可变的以致可能存在许多副本而不用协调。

术语“待定兴趣表”和“PIT”指代允许基于内容分组中的CCN名称前缀而进行查找以识别对应的待定兴趣的数据结构。基于该查找结果，CCN转发器能够确定何处以及如何转发内容分组。PIT为每个待定兴趣存储对已经提供该兴趣的“面”列表的引用。换言之，PIT保存指示如何将内容分组发送到先前生成了对应兴趣的来源的记录，所述对应兴趣保持待定直到被一个或更多内容分组满足为止。

以内容为中心的网络为内容传输带来了新方法。替代把网络业务量在应用级看作有内容传输的端对端对话，部分基于给予内容的名称来请求或返回该内容。这个发明的实施例提供CCN转发器，所述CCN转发器向(一个或多个)内容托管节点转发兴趣并且将对应内容转发回到内容消费者。CCN转发引擎组合转发信息库、内容存储器以及待定兴趣表以促进兴趣和内容两者的转发。不像要求基于生成树的路由的常规基于拓扑的转发机构(诸如那些实施在IP路由器中的转发机构)，CCN转发引擎能够转发分组到多个输出“面”同时确保无循环转发。

在CCN中，内容包括任何形式的数据，诸如文本、图像、视频和/或音频。内容消费者或提供者能够是在计算机或者自动过程诸如应用处的人员。一条内容能够指代整个内容或该内容的各个部分。例如，报纸文章可能由实施为数据分组的多条内容来表示。一条内容还能够与元数据相关联，所述元数据用诸如验证数据、创建数据、内容所有者等等之类的信息来描述或者扩充这条内容。

CCN分组典型地对应于对内容的兴趣或者与兴趣对应的内容。不管分组有效载荷是兴趣还是内容数据，分组都由层次结构化的可变长度标识符(HSVLI)识别。这个HSVLI也是对应内容的名称。例如，HSVLI“abcd/bob/papers/ccn/news”表示内容的名称并且识别(一个或多个)对应分组。这个HSVLI也被称为“内容名称”并且指代来自名为“ABCD”的组织处的名为“Bob”用户的“ccn”论文集的“news”文章。

为了请求内容，节点通过内容名称(即HSVLI)表达(例如广播)对该内容的兴趣。CCN转发器负责向具有该内容的(一个或多个)节点转发该兴趣并且负责将该内容传送回到请求者。理想地，CCN转发基础结构智能地将该兴趣传播到可能具有信息的预期节点，然后沿该兴趣经过的路径带回可用内容。

注意，常规分组转发是基于分配给节点(或节点的接口)的地址。例如，在IP寻址中，使用地址的层次划分以使得IP地址的第一部分识别网络，后面部分识别该网络内的子网络，而该地址的结尾识别子网络内的特定主机。这种布置允许分配唯一地址的责任被委托并从而被分发以使得互联网能够扩展到全球大小。该布置还能够通过在向输出端口转发分组时限制IP路由器所需要处理的信息量来实现伸缩。

相比而言，在CCN中，HSVLI的层次结构优于IP地址(或其他类型的地址，诸如以太网MAC地址)的层次结构。兴趣能够明确地通过名称而不是隐含地通过包含子网掩码的IP路由表条目来描述该结构。因而，通过HSVLI，该层次结构中的命名错误能够通过检查被检测到，而基于IP的子网掩码错误可能将分组路由到错误地址并且很难检测。

作为兴趣分组的一部分的HSVLI能够被具有作为前缀的HSVLI的任何内容名称所匹配。例如，指示“/parc.com/van/presentation.pdf”的兴趣能够被内容名称“/parc.com/van/presentation.pdf/p1”和“/parc.com/van/presentation.pdf/p2”所匹配。接收该兴趣并具有匹配该兴趣的内容的任何节点都能够用该内容做出响应。匹配兴趣的内容被称作“消耗”这个兴趣。结果，如果内容消费者希望继续接收内容，则对应兴趣被重新表达以使得附加的内容分组能够被传送到该消费者。内容还能够被多个、有时是不同的兴趣所匹配。

图1说明了依据本发明实施例的CCN的示例性体系结构。在这个示例中，CCN 180包括节点100-145。网络中的每个节点耦合到一个或更多其他节点。网络连接185是这样的连接的示例。尽管这些网络连接被示为实线，但是每条线还可以表示能够耦合两个节点的子网络或者超级网络。网络连接能够是宽带、无线、电话、卫星或任何类型的连接。节点能够是任何实体，诸如主机(计算机系统)、主机群或主机网络、应用、和/或能够生成兴趣或发起内容的装置。

消费者能够生成对一条内容的兴趣并且然后将该兴趣发送到CCN180中的节点。对应的内容能够被能够位于该网络之内或之外的发布者或内容提供者存储在CCN 180中的节点处。例如，在图1中，对一条内容的兴趣在节点105处发起。如果该内容在节点105处不可获得，则该兴趣被转发到耦合到节点105的一个或更多节点，诸如节点115。如果节点115没有存储所请求内容的副本，则节点115转发该兴趣到节点125，节点125进一步转发该兴趣到节点130。该兴趣所经过的路线由图1中的兴趣流150、155和160指示。由于节点130存储该内容的副本，则该内容追溯所述兴趣所经过的路径(内容流165、170和175)直到该内容到达节点105，在节点105处该内容被传送。在该兴趣流或内容流中所涉及的每个节点都能够对该兴趣或内容执行可选的验证操作。

在CCN 180中，当内容在网络上传播时，在内容持有者(节点130)和兴趣生成节点(节点105)之间的路径中的任何数量的中间节点(节点100-145)能够参与对该内容的本地副本的高速缓存(存储)。该内容能够被存储在相应节点的内容存储器(CS)中。通过隐含地共享对本地高速缓存的内容的访问，高速缓存为位于其他订户附近的第二订户减小了网络负载。

在一个实施例中，用CS、PIT和FIB中的条目加载CCN转发引擎。查找结果服从所分配的优先级，以使得来自期望查找表的匹配由该转发引擎使用。然后对匹配结果执行适当的查找后处理，包括附加的匹配核对或查询处理。

图2介绍了依据本发明一个实施例的用于转发具有HSVLI的CCN分组的示例性CCN转发器。在这个示例中，CCN转发器200包括多个“面”，诸如面212和214。交换机结构210将这些“面”相互耦合。

CCN转发引擎202控制交换机结构210并且确定如何处理或转发进入分组。FIB 204、CS 206和PIT 208在CCN转发引擎202内。

如上面结合图1所描述的，内容消费者典型地生成兴趣并且将该兴趣发送到其默认的下一跳节点(假定消费者还没有内容的副本)。下一跳节点处理该兴趣分组，并且根据该节点是否存储该内容的副本或者先前是否转发了类似的兴趣，该节点可以将该内容返回给消费者(典型地经由该兴趣所到达的相同“面”)，将对应的输入“面”添加到PIT，或者基于FIB查找来转发该兴趣。下面描述相应CCN转发器诸如CCN转发器200的详细操作。

当从输入“面”接收分组时，CCN转发引擎202首先确定该分组是兴趣分组还是内容分组。如果该分组含有兴趣，则CCN转发引擎202首先搜索CS 206以确定是否存在与该兴趣分组中的HSVLI匹配的内容。在一个实施例中，CS 206能够按照对应于兴趣分组的HSVLI的内容名称来索引。如果在CS中存在命中(hit)(即，存在匹配该兴趣分组的内容)，则CCN转发引擎202从CS 206中检索出该内容并且将该内容发送到该兴趣所到达的相同“面”上。如果CS 206没有存储所请求内容的副本，则转发引擎202搜索PIT 208。如果在PIT 208中发现命中，这就意味着对相同内容的先前兴趣已经被转发。对应地，转发引擎202将该兴趣所来自的输入“面”添加到PIT 208，以使得当从网络返回该内容时该内容能够被发送回到该兴趣的来源。

如果PIT 208未含有匹配兴趣，则用所述兴趣分组的HSVLI前缀对FIB 204进行搜索。在一个实施例中，转发引擎202基于该兴趣分组的HSVLI前缀在FIB 204中执行最长前缀匹配查找。最长前缀匹配查找在转发具有HSVLI的分组时是重要的。例如，指示对“/parc/home/smetters”的兴趣的HSVLI将匹配“/parc/home/smetters/test.txt”和“/parc/home/smetters/bar.txt”两者。注意，前缀指示HSVLI中的从最普通级别的分量开始的一个或更多连续分量。例如，“/a/b”是“/a/b/c/d”的前缀，其中“/a”处于最普通级别并且“a”、“b”、“c”和“d”是连续分量。HSVLI能够具有一个以上前缀。例如，“/a/b/c”也是“/a/b/c/d”的前缀。就名称分量的数目而言最长前缀匹配被认为最佳，因为它是最特定的。

如果在FIB 204中发现匹配，则该查找结果将所述识别兴趣分组能够经其转发的一个或更多“面”。因而，该兴趣分组被转发到这些“面”。另外，所述兴趣(即其HSVLI)和对应的输入“面”被存储在PIT 208中。

如果在FIB 204中没有发现匹配，则转发引擎202可以转发该兴趣分组到默认输出“面”。在一个实施例中，如果不存在明确的匹配，则FIB 204可以通过在没有其他匹配的情况下在FIB 204中将产生最长前缀匹配的实际0长度条目或者通过特殊处理来产生默认结果。这样的默认结果可能在FIB 204中被视为匹配。可选地，如果在FIB 204中不存在明确的匹配，则转发引擎202可以丢掉该兴趣分组。

当进入分组是内容分组时，转发引擎202首先搜索PIT 208以确定是否存在能够被该内容分组满足的任何待定兴趣。如果在PIT 208中不存在匹配-这意味着对于对应的内容不存在当前待定兴趣，则转发引擎202能够丢掉该内容分组。在一个实施例中，转发引擎202能够选择将该内容的副本存储在CS 206中，以使得如果将来接收匹配兴趣，则所存储的内容能够及时地供应给消费者。

如果在PIT 208中对所接收的内容分组发现匹配，则转发引擎202能够将该内容分组转发到与该PIT匹配中的对应HSVLI相关联的“面”。即，该内容被发送到待定兴趣先前所到达的(一个或多个)“面”。这样，转发引擎202能够确保内容将追溯到该待定兴趣的来源。另外，该内容分组的副本被存储在CS 206中。由于每个内容分组是不可变的且自识别的，所以该内容分组就可能已经存储在CS 206中，在这种情况下所述存储步骤能够被省略(或者可替换地对CS 206的状态没有影响)。

在该内容分组被转发到PIT 208中识别的所有“面”之后，对应的兴趣则从PIT 208中被去除，原因在于该兴趣在节点处被满足而不再待定。在一个实施例中，每个兴趣-内容对(pair)还能够用作流控制机构，在这种情况下在先前发送的兴趣被满足之后内容消费者能够发布新的兴趣。

图3介绍了说明依据本发明一个实施例的促进在CCN中转发分组的过程的流程图。在操作期间，系统接收进入分组(操作302)。然后该系统基于该分组的报头或有效载荷信息来确定该分组是兴趣分组还是内容分组(操作304)。

如果所接收的分组是兴趣分组，则该系统还在CS中执行查找并且确定在CS中是否发现匹配该兴趣的内容(操作306)。如果发现匹配，则该内容的副本(或一个或更多内容分组的副本)经过该兴趣所到达的相同“面”而被返回到该兴趣的来源(操作307)。如果在CS中未发现匹配，则转发引擎还在PIT中执行查找并且确定在PIT中是否已经存在针对相同内容的待定兴趣(操作308)。如果在PIT中存在匹配，则该系统更新对应的PIT条目以包括该兴趣所到达的“面”(操作310)并且继续接收下一进入分组。

如果在PIT中对于该兴趣分组不存在匹配，则该系统在FIB中执行查找(操作312)。如果发现匹配，则该系统基于该FIB查找将所述兴趣分组转发到(一个或多个)匹配的“面”(操作314)。该系统在接收下一个进入分组之前还用该兴趣分组来更新PIT(操作310)。如果在FIB中未发现匹配，则该系统能够选择转发该兴趣分组到默认“面”或者丢掉该分组(操作316)。

如果所接收的分组是内容分组(参见操作304)，则该系统首先在PIT中执行查找(操作318)。如果在PIT中不存在匹配，这意味着对于进入内容分组不存在待定兴趣，则该系统丢掉该内容分组(操作319)。可选地，该系统能够存储该内容分组的副本以预期将来的兴趣分组。

如果在PIT中对于该内容分组存在匹配，则该系统将该内容分组转发到由PIT返回的(一个或多个)“面”(操作320)。该系统还将该内容分组的副本存储在CS中(操作322)。随后，该系统去除PIT中的待定兴趣条目(操作324)。

在CCN转发器的任何实际实施方式中，内部数据结构的储存容量将受到约束以致它们可能装满。各种储存-管理方案能够被采用以解决这些情况。

当CS装满时，关于应当如何处置新到达的内容分组就成为策略问题。一种策略是用新到达的内容分组替换CS中的(一个或多个)最近最少使用的内容分组。还可以实施更多复杂策略，例如丢弃具有某些名称前缀的新到达的内容分组或者丢弃用某些密钥签名的较老分组。在一个CCN转发模型中，存储器专用于CS而不是专用于分组队列，因此如果策略规定内容分组在到达时不要存储在CS中，则该内容分组可能不被转发到任何地方。内容分组可以含有来自发布者的表明最大保留时间-在该最大保留时间过后该数据预计过时-的注释。当CS装满时，过时分组可能被周期性地丢弃或者被优先选择用于替换。不像不期望在分组队列中存储任何数据的常规IP转发，CCN体系结构被设计成最好在CS中存储尽可能多的数据以便将来的请求有机会被本地解决。换言之，在拥塞情况下使用已经被提供在转发器中的存储器比不使用它更好。

系统能够实施各种策略来处理PI T装满时的情形。不像CS中的内容数据，作为所述设计的一部分兴趣的存在期被加以约束，以使得对于已经离开的消费者，老兴趣不会保持待定。如果兴趣仍然未得到满足，则没有接收对应内容的消费者能够周期性地重新发送该兴趣。如同CS，在一个实施例中，PIT用作兴趣的缓冲器以替代常规分组队列。如果策略规定未满足的兴趣不要存储在PIT中，则该兴趣不会被转发到任何地方，并且碰巧进入的匹配内容数据不会被转发。

FIB是在转发操作期间不被自动更新的一个转发数据结构。更新FIB能够通过人工配置或者通过实施某种路由协议而被离线地执行。如果FIB用完存储器空间，则转发器的连接性可能受到限制。注意，通过将条目与普通前缀进行整合能够潜在安全地减少CCN FIB使用，代价是牺牲一定带宽来用于发送兴趣到附加目的地，这不会产生更好的结果。

在一些实施例中，CCN转发引擎采用促进CCN转发器的动态优化的策略层。例如，所述系统能够使用具有经由两个分离的网络的连接性的转发器来从事基于性能的转发。基本的路由配置能够指定具有特定HSVLI前缀的分组能够被转发到一个或更多“面”。最初，这样的分组可能被转发到一个以上“面”。该策略功能能够被用来观测到匹配内容比其他内容更快速地经过一个“面”接收。随后，该系统可能决定将具有相同HSVLI前缀的兴趣分组转发到这个“面”以进行更快的内容传送。这些动态优化能够被异步地实施为收集转发统计的单独的功能，所述转发统计能够被策略层用来调节FIB。

如先前所提及的，用CS、PIT和FIB中的条目加载CCN转发引擎。查找结果服从所分配的优先级，以使得来自期望查找表的匹配由转发引擎使用。然后对这些结果执行查找后处理，包括附加的匹配核对或查询处理。

两个附加特征是在CCN转发引擎中独有的：

·多个条目。对于给定的HSVLI(或前缀)，CCN查找表可以具有多个条目，不像常规转发器中转发表对于每个地址(或前缀)只有单个条目以防止循环。CCN转发引擎中的匹配结果因此能够是指向实际内容分组列表、兴趣列表或“面”列表的指示器，这取决于查找是发生在CS、PIT还是FIB中。

·优先级机构。在一个实施例中，当可能存在多个匹配时，CCN转发引擎对匹配结果采用特定优先级。例如通过使用三重内容可寻址存储器(TCAM)，优先级编码器能被用来选择多个匹配条目中的第一个匹配条目，因此加载顺序能够被用来表达该优先级。使用基于树的查找，所述系统能够明确地给在相同节点处的多个条目附上优先级。注意，由于CCN转发引擎组合三个查找表(CS、PIT和FIB)以及这些多个匹配将是针对来自不同表的条目，因此每个表可以具有如上面所描述的条目列表。

在一个实施例中，CCN转发引擎如下进行：

1.从网络经过输入“面”接收分组。

2.使用适配的公共查找引擎对分组前缀执行查找。到此刻为止，在两个CCN分组类型(即，兴趣分组和内容分组)之间对于处理方面没有差别。

3.查找的结果可能是来自CS的内容分组、来自PIT的兴趣或者来自FIB的“面”，这基于CCN分组类型而控制对该分组的进一步处理。

4.根据分组类型和后处理的输出，进入分组可以经过一个或更多输出“面”被发送，来自CS的内容分组可以经过输入“面”被发送，或者进入分组可以被丢掉。

图4介绍说明依据本发明一个实施例的组合CCN转发引擎的操作的流程图。在操作期间，系统接收进入分组(操作402)。该系统然后在组合的转发引擎中基于该分组的HSVLI执行查找，这涉及对CS、PIT和FIB的条目的同时查找(操作403)。在该查找完成并且获取结果后，该系统基于该分组的报头或有效载荷信息来确定该分组是兴趣分组还是内容分组(操作404)。注意，查找结果可以含有内容分组(对应于CS匹配)、待定兴趣(对应于PIT匹配)以及输出“面”(对应于FIB匹配)。

如果所接收的分组是兴趣分组，则该系统还基于查找结果确定该查找是否导致CS匹配(操作406)。如果存在CS匹配，则内容的副本(或一个或更多内容分组的副本)经过兴趣所到达的相同“面”而被返回到该兴趣的来源(操作407)。如果在CS中未发现匹配，则转发引擎还基于对应的PIT查找结果确定在PIT中是否已经存在针对相同内容的待定兴趣(操作408)。如果在PIT中存在匹配，则该系统更新对应的PIT条目以包括所述兴趣所到达的“面”(操作410)并且继续接收下一进入分组。

如果在PIT中对于该兴趣分组不存在匹配，则该系统确定是否存在FIB匹配(操作412)。如果存在匹配，则该系统基于FIB查找将该兴趣分组转发到(一个或多个)匹配的“面”(操作414)。该系统在接收下一个进入分组之前还用该兴趣分组来更新PIT(操作410)。如果在FIB中未发现匹配，则该系统能够选择转发该兴趣分组到默认“面”或者丢掉该分组(操作416)。

如果所接收的分组是内容分组(参见操作404)，则该系统首先确定在PIT中是否存在匹配(操作418)。如果在PIT中不存在匹配，这意味着对于进入内容分组不存在待定兴趣，则该系统丢掉该内容分组(操作419)。可选地，该系统能够存储该内容分组的副本以预期将来的兴趣分组。

如果在PIT中对于该内容分组存在匹配，则该系统基于PIT匹配将该内容分组转发到(一个或多个)“面”(操作420)。该系统还将该内容分组的副本存储在CS中(操作422)。随后，该系统去除PIT中的待定兴趣条目(操作424)。

注意，将CS、PIT和FIB中的查找组合成一个查找过程的上述转发过程仅仅是一种实施CCN转发引擎的方式。图3所描述的转发过程尽管是次优的但是也能够使用。下面的描述提供关于来自每个查找表(即CS、PIT和FIB)的条目如何被加载到公共查找引擎中的更多细节。

FIB：在FIB中，每个转发前缀被输入到公共CCN查找引擎中一次。来自FIB的条目具有最低的优先级。最长前缀查找是针对FIB的优选查找方法。作为在FIB查找后的后处理不要求其他匹配。

PIT：PIP类似于FIB被处理。每个待定兴趣前缀被输入到公共CCN查找引擎中一次。来自PIT的条目具有最高的优先级。PIT最长前缀匹配之后是对后处理中的其他查询项的匹配。例如，限定发布者的可选查询项如果存在的话则必须被考虑。

CS：对于CS中的每个内容分组，针对每个可能的CCN前缀而向公共查找引擎添加条目。因而，在每个可能前缀下存在可以被查询以获取任何可用内容分组的查找引擎条目。CS中的许多内容分组可以共享前缀，因此它们将变成对于公共查找引擎中相同CS条目的多个条目。正如PIT一样，最长前缀匹配之后是对其他项诸如发布者的匹配。查询还可以请求与内容名称树中特定前缀有关的内容并且理想地这是在要发现适合匹配的查找后评价的。来自CS的条目具有中等优先级，低于PIT条目但高于FIB条目。

内容分组：关于内容分组中的名称的初始查找可能导致以下匹配之一(按照优先级的降低顺序)：

·PIT：如果存在待定兴趣匹配，则对于这个内容分组存在未从CS中本地可获得的东西中得到满足的消费者。转发引擎能够发送该内容分组到作为待定兴趣的来源的所有“面”上，将该内容分组输入到CS中，并且去除该待定兴趣。注意，这些步骤涉及改变公共查找引擎(以及其他数据结构)的内容，但是这些步骤能够在后台中而不是实时地完成。

·CS：由于CS条目为较低优先级，所以CS匹配隐含地说明在该内容分组中没有待定兴趣。典型地，这会终止分组处理以避免为不期望的内容消耗CS存储器。可替换地，转发器可以实施更自由的策略，其中后处理将确定进入内容分组的副本是否已经在CS中以及如果不在CS中的话该副本是否应当被添加，尽管缺乏兴趣。

·FIB：FIB匹配也隐含地说明对该内容分组没有待定兴趣，而转发器的动作与CS匹配的相同。

·没有匹配：没有匹配意味着在内容分组中没有待定兴趣并且转发器的动作与CS匹配的相同。

兴趣分组：关于兴趣分组中的前缀的初始查找可能导致以下匹配之一(按照优先级的降低顺序)：

·PIT：PIT匹配指示这个查询已经被转发。进入“面”被添加到针对待定兴趣的“面”列表并且到期时间被更新。

·CS：CS匹配指示没有待定兴趣已经在进行中但存在满足进入查询的本地数据。匹配的内容分组经过所述进入“面”被发送。

·FIB：FIB匹配指示既没有待定兴趣也没有本地内容，因此进入兴趣要转发到所请求内容的可能来源。兴趣分组经过与FIB匹配相关联的每个“面”被发送并且关于(with reference to)输入“面”被输入到PIT中。注意，这最后的步骤涉及改变公共查找引擎的内容但是能够在后台中而不是在主要分组转发路径上完成。

虚假匹配：每个查找表中的虚假匹配在查找后处理期间被如下处理：

·PIT：PIT条目的虚假匹配可能是这样的情况：存在具有相关前缀(来自内容分组的名称或者是兴趣的前缀)的待定兴趣但是该兴趣由于其他查询项实际上不是匹配。在这种情况下，关于较短前缀的新查找可以被执行以重复该过程同时避免虚假匹配。可替换地，慢路径可以使用其他数据结构来直接实施抽象转发算法。PIT条目的虚假匹配还可以是散列冲突，在这种情况下慢路径要被激活以使用CS和FIB数据结构-用该CS和FIB数据结构来加载公共查找引擎。

·CS：CS条目的虚假匹配可能是这样的情况：在内容存储器中存在不匹配兴趣的所有查询项或不等同于内容分组的内容。在进入兴趣分组的情况下，查询可以是针对与所发现的内容分组有关的内容，因此虚假匹配结果可能是到其他CS数据结构的遍历(traversal)的输入。在进入内容分组的情况下，来自CS的匹配已经指示缺乏待定兴趣，因此该分组或被丢弃或被插入到CS中，因为该分组已经不在那里。虚假匹配还可能是由于散列冲突，在这种情况下慢路径必须被激活以使用FIB数据结构-用该FIB数据结构来加载公共查找引擎。

·FIB：由于FIB单独对前缀匹配进行操作，所以基于查询项不可能具有关于FIB条目的虚假匹配。可能具有散列冲突。对于CCN，不像IP，不必要地将兴趣分组经过不能预期满足该兴趣分组的Face转发不会带来损害，只是代价是浪费一定带宽。关键的是正确的目的地位于列表中。出于这个原因，忽略关于FIB条目的可能散列冲突是可接受的。还可能核对和激活使用FIB数据结构的慢路径-用该FIB数据结构加载公共查找引擎。

图5介绍了依据实施例的示例性CCN转发器。在这个示例中，CCN转发器500包括处理器502、内存504和存储器506。CCN转发器500耦合到网络522并且可选地耦合到显示器520、键盘524和指向装置526。存储器506存储针对CCN转发引擎508的计算机指令以及应用516和518。CCN转发引擎508还包括CS 510、PIT 512和FIB 514。在操作期间，针对CCN转发引擎508的指令被加载到内存504中并且由处理器502执行以完成前述功能。

在具体实施方式中描述的数据结构和代码典型地存储在计算机可读存储媒介上，计算机可读存储媒介可以是能够存储代码和/或数据以供计算机系统使用的任何装置或媒介。计算机可读存储媒介包括但不限于易失性内存、非易失性内存、磁和光存储装置诸如磁盘驱动器、磁带、CD(致密盘)、DVD(数字多功能盘或数字视频盘)、或者其他能够存储代码和/或数据的现在已知或以后研发的媒介。

在具体实施方式中描述的方法和过程能够被实现为代码和/或数据，其能够被存储在如上描述的计算机可读存储媒介中。当计算机系统读取和执行计算机可读存储媒介上存储的代码和/或数据时，计算机系统执行这些被实现为数据结构和代码并且存储在计算机可读存储媒介内的方法和过程。

而且，本文描述的方法和过程能够被包括在硬件模块或设备中。这些模块或设备可以包括但不限于特定用途集成电路(ASIC)芯片、现场可编程门阵列(FPGA)、在特定时间执行特定软件模块或一块代码的专用或共享处理器、和/或现在已知或以后研发的其他可编程逻辑器件。当硬件模块或设备被激活时，它们执行被包括在它们内的方法和过程。

各种实施例的前面描述仅仅为了说明和描述目的而呈现。它们不旨在穷举或将本发明限制为所公开的形式。因而，许多修改和变型对于本领域技术人员会是显而易见的。另外，上面公开不旨在限制本发明。

Claims (8)

1.一种用于促进分组的转发的计算机实施的方法，该方法包括：

接收具有层次结构化的可变长度标识符(HSVLI)的分组；

在转发引擎处至少基于该分组的HSVLI执行查找；

其中所述转发引擎是使用基于硬件的精确匹配查找引擎、基于硬件的最长前缀匹配查找引擎或这两者来实施的；以及

其中执行查找包括对照以下中的至少一个来搜索匹配：内容存储器，待定兴趣表，以及转发信息库；以及

基于所述查找做出转发决策。

2.权利要求1的方法，其中HSVLI指示一条内容并且被层次结构化，包括从最普通级别到最特定级别排序的连续分量；以及

其中各个标识符的长度不是固定的。

3.权利要求1的方法，其中所述转发引擎包括含有来自内容存储器、待定兴趣表以及转发信息库的条目的查找表。

4.权利要求1的方法，还包括确定所述分组是含有与HSVLI对应的兴趣还是含有与HSVLI对应的内容。

5.权利要求1的方法，其中响应于所述分组含有针对内容的兴趣并且所述查找导致内容存储器中的匹配，该方法还包括：

向所述兴趣的来源发送先前存储在该内容存储器中的内容。

6.权利要求1的方法，其中响应于所述分组合有针对内容的兴趣并且所述查找导致待定兴趣表中的匹配但没有导致内容存储器中的匹配，该方法还包括用对应的待定兴趣条目来更新待定兴趣表以包括所述分组的输入接口。

7.权利要求1的方法，其中响应于所述分组合有针对内容的兴趣并且所述查找导致转发信息库中的匹配但没有导致内容存储器或待定兴趣表中的匹配，该方法还包括将所述分组转发到与转发信息库中的所述匹配对应的一个或更多接口。

8.权利要求1的方法，其中响应于所述分组含有内容并且所述查找导致待定兴趣表中的匹配，该方法还包括：

将所述分组转发到与待定兴趣表中的所述匹配对应的接口；

将所述分组的副本存储在内容存储器中；以及

在待定兴趣表中去除对应的待定兴趣。

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