CN102638405B - 内容中心网络策略层的路由方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内容中心网络策略层的路由方法，包括以下步骤：A：根据n个网络接口转发数据的历史状态分别确定每个网络接口的数据传输的往返时间、传输速率以及能耗；B：根据所确定的每个网络接口的数据传输的往返时间、传输速率以及能耗计算其能耗成本；C：计算在往返时间限制下的最小能耗成本，选择能耗成本最小时转发概率最大的前k个接口进行兴趣包转发，k＜n。本发明根据设备的多个网络接口的状态，自动选择最优的网络接口同时进行兴趣包的转发，能够使兴趣包通过多个接口进行转发，实现了兴趣包的多源并取，从而避免了由于移动带来的接口失效，提高了数据转发的可移动性和可靠性，优化了设备转发性能。
Description
技术领域
本发明涉及计算机体系结构技术领域，尤其涉及一种内容中心网络策略层的路由方法。
背景技术
随着互联网应用的不断发展变化，基于TCP/IP的现有互联网逐渐暴露出诸多问题，例如安全性差、不支持移动、可靠性差、缺乏灵活性、有效性受到限制，对新应用僵化等。针对这些问题，国内外很多研究机构目前对未来网络的体系结构进行了设计研究。
内容中心网络(Content Centric Networking，CCN)是当前未来互联网体系架构研究的重要成果之一，其核心思想是改变当前互联网终端间的端到端通信机制，将内容与终端位置剥离，通过发布/订阅范式(Publish/Subscribe Paradigm)来提供存储和多方通信等服务。具体来说，就是网络中传送的一切内容都可以看作信息对象，可以说是一个信息互联的网络，而非主机互联，其核心对象是信息，通过信息的名字进行标识每一个信息。对网络来说，其中流动的都是有名字的信息，网络能区别每一个信息，但具体信息意义，网络并不知道，靠信息生产者和消费者的上层应用解释。整个网络及其终端就在各种信息的驱动下运行起来了，而网络的作用就是管理所有信息的流动和缓存，并用正确的信息快速响应信息的请求者。用户或应用可以只关注信息本身，而不关心信息块的其他属性，比如不用关心信息的所有者属性。
CCN体系结构的外形和当今TCP/IP网络很相似，都是沙漏模型，最大的不同是在“瘦腰”处用内容块(Content Chunk)代替了IP。从网络的角度看，就是用对数据命名代替了对物理实体的命名。另外，网络中内建了存储功能，用来缓存经过的数据，用以缩短其他用户访问同样数据的响应时间，同时可大大减少网络中的流量。
CCN通信由数据消费者驱动，数据可以进行块级传输，有两种包类型：兴趣包(Interest Packet)和数据包(Data Packet)。消费者通过发送兴趣包来请求内容，监听节点如果有该内容，则进行响应。兴趣包和数据包均与位置无关，在一个广播介质上，如果有一个兴趣包请求，则其他对同一内容感兴趣的消费者可以共享该请求。为推进CCN实现全球规模的部署，首先要解决的问题是可扩展的路由和线速的转发引擎。
目前CCN结构的路由设计中通常采用基于事件驱动的采样选择最优的单一接口进行兴趣包的转发，这种设计没有充分发挥CCN的优势，同时带来了网络流量的增加，不利于CCN的大规模部署。
另外，由于目前越来越多的计算设备具有可移动的特性，随着网络位置和环境的变化，其网络接口的数量和种类也随之变化。为保证这些可移动设备的兴趣包的转发，采取单一的接口可靠性难以得到保证。
同时移动设备的因为电源模块体积的问题，能耗限制也很明显，因此网络传输具有受能耗制约，网络吞吐量的提高也意味着能耗的加剧。如何设计能感知能耗的路由策略，充分利用不同的网络接口与网络路径的单位比特能耗的差异性，在整体能耗受限约束下，是CCN的一个亟待解决的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种内容中心网络策略层的路由方法，其能够使兴趣包通过多个接口进行转发，从而避免了由于移动带来的接口失效，提高了数据转发的可移动性和可靠性。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种内容中心网络策略层的路由方法，包括以下步骤：
A：根据n个网络接口转发数据的历史状态分别确定每个网络接口的数据传输的往返时间、传输速率以及能耗；
B：根据所确定的每个网络接口的数据传输的往返时间、传输速率以及能耗计算其能耗成本；
C：计算在往返时间限制下的最小能耗成本，选择能耗成本最小时转发概率最大的前k个接口进行兴趣包转发，k＜n。
前述的内容中心网络策略层的路由方法，还包括：如果所述k个网络接口转发均失败，则将兴趣包转发至剩余的n-k个网络接口进行广播的步骤。
前述的内容中心网络策略层的路由方法中，所述步骤C进一步包括：
计算能耗成本在最小化能耗成本的同时使∑pi＝1，Ti≤Tmax(1≤i≤n)的步骤，其中ρi表示网络接口i的利用率，pi表示从网络接口i的转发概率，Ei表示网络接口i的能耗成本大小，Ti表示网络接口i的往返时间，Tmax为往返时间的阈值。
前述的内容中心网络策略层的路由方法，还包括：通过线性规划法计算最小能耗成本的步骤。
(三)有益效果
本发明通过根据设备的多个网络接口的状态，自动选择最优的网络接口同时进行兴趣包的转发，能够使兴趣包通过多个接口进行转发，实现了兴趣包的多源并取，从而避免了由于移动带来的接口失效，提高了数据转发的可移动性和可靠性，优化了设备转发性能。此外，本发明推进了CCN全球规模部署的实现。
附图说明
图1为本发明实施方式中所述的内容中心网络策略层的路由方法的流程图；
图2为本发明实施方式中所述的内容中心网络策略层的路由方法的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1-2所示，本发明所述的一种内容中心网络策略层的路由方法，包括以下步骤：
A：根据n个网络接口转发数据的历史状态分别确定每个网络接口的数据传输的往返时间、传输速率以及能耗；
B：根据所确定的每个网络接口的数据传输的往返时间、传输速率以及能耗计算其能耗成本；
C：计算在往返时间限制下的最小能耗成本，选择能耗成本最小时转发概率最大的前k个接口进行兴趣包转发，k＜n。
本步骤中，计算能耗成本在最小化能耗成本的同时使∑pi＝1，Ti≤Tmax(1≤i≤n)的步骤，其中ρi表示网络接口i的利用率，pi表示从网络接口i的转发概率，Ei表示网络接口i的能耗成本大小，Ti表示网络接口i的往返时间，Tmax为往返时间的阈值。
可通过线性规划法计算最小能耗成本。
如果所述k个网络接口转发均失败，则将兴趣包转发至剩余的n-k个网络接口进行广播的步骤。
当兴趣包到达时，在无重复兴趣包的前提下，路由器根据数据包的Content Name字段，首先在内容缓存中查找，如果有，则丢弃该数据包；如果没找到，则在PIT表中查找，如果有，则查找FIB表的接口列表。
每一个接口列表维护一个策略集合，策略集合包括动作，触发器和属性。动作包括对兴趣包的转发动作，例如转发至所有接口，转发至部分接口，转发至最优接口等，也包括对于可转发接口属性的操作，例如标记最优。接口消息通过触发器从而影响测量的执行，例如兴趣满足，兴趣超时，接口非正常工作等。每一个接口具有不同的属性，例如可广播，计费使用，限制峰值使用等。
由于CCN路由具有多接口的结构，因此非常适合进行多源并取，即一对多的连接传输。本发明所述的方法，能够根据不同的指标对接口进行评价，选择具有灵活性，例如目前具有低能耗的绿色环互联网是国内外研究的热点，我们将能耗因素加入评价指标中，不仅能够计算传统的性能评价指标，而且能够计算性能附加的能耗成本。另外选择最优的k个接口进行转发能够避免单一接口的失效带来的可靠性的降低。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (3)
1.一种内容中心网络策略层的路由方法，其特征在于，包括以下步骤：
A：根据n个网络接口转发数据的历史状态分别确定每个网络接口的数据传输的往返时间、传输速率以及能耗；
B：根据所确定的每个网络接口的数据传输的往返时间、传输速率以及能耗计算其能耗成本；
C：计算在往返时间限制下的最小能耗成本，选择能耗成本最小时转发概率最大的前k个接口进行兴趣包转发，k<n；
所述步骤C进一步包括：
表示从网络接口i的转发概率，Ei表示网络接口i的能耗成本大小，Ti表示网络接口i的往返时间，Tmax为往返时间的阈值。
2.如权利要求1所述的内容中心网络策略层的路由方法，其特征在于，还包括：如果所述k个网络接口转发均失败，则将兴趣包转发至剩余的n-k个网络接口进行广播的步骤。
3.如权利要求1所述的内容中心网络策略层的路由方法，其特征在于，还包括：通过线性规划法计算最小能耗成本的步骤。
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