CN103236971A

CN103236971A - 一种内容互联网的路由转发方法

Info

Publication number: CN103236971A
Application number: CN2013101752519A
Authority: CN
Inventors: 吕博良; 阳小龙; 张敏; 隆克平
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2033-05-13
Also published as: CN103236971B

Abstract

本发明提供一种内容互联网的路由转发方法，该方法实施前，预先根据当前网络中其他路由器存储的数据的内容名称前缀构建并存储记录有内容名称前缀和下一跳路由器的内容路由表；该方法包括：当任一路由器收到内容请求时，查询本地缓存中是否存在与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据，若是则该路由器将本地缓存中与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据原路发给所述当前内容请求的请求方，否则在本地预先存储的内容路由表中查找与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的记录，并将当前内容请求转发到与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的记录中所记录的下一跳路由器上。该方法能够提高数据的命中率和网络转发效率。

Description

一种内容互联网的路由转发方法

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，具体涉及一种内容互联网的路由转发方法，用以实现内容信息互联。

背景技术

现在互联网的主要使用需求是内容的获取和分发，虽然应用发生了这么大的变化，但互联网的体系结构仍然是Host-to-Host（主机到主机）通信模式，对于以发布和获取信息为主的互联网，Host-to-Host通信模式存在明显的不足，无法满足现有用户的网络服务需求，根据现有用户需求，互联网将从面向连接转向面向内容，实现内容的互联。

以内容为核心的网络用内容名称取代传统的IP，改变了Host-to-Host通信模式。从网络的角度看，以内容为核心的网络不再关心获取数据的路径，只关注获取数据的名称，直接抓取名称相符的数据。另外，网络中内建存储功能，用来缓存经过的数据包，用以加快其他用户访问缓存数据包的响应时间，同时可减少网络中的流量。内容互联网最主要的驱动力就是对内容的需求，因此在网络上主要的数据包有内容请求包和数据包两种，仅通过两种包的传递来完成数据的交互。

内容互联网改变了传统Host-to-Host通信模式，满足了现有用户的网络服务需求，但也引入了一些新的问题，具体问题如下：

1.由于没有固定的目标主机，路由将采用内容请求包泛洪的模式来寻找数据，这样造成网间冗余流量过剩，浪费网络资源；

2.内容请求包到达网络中的每一处节点，若有其想要寻找内容，都会将数据返回给内容请求者，造成内容请求者要处理繁杂的数据内容，提高消耗；

3.内容请求者每发出一个内容请求包，就要历经区域内的所有节点，导致数据回传延迟明显上升，降低了用户的网络体验；

4.内容请求者对网络中的内容分布处于完全未知的状态，导致内容请求包的传播具有盲目性，不能用最短的时间找到所需求数据，极大的影响了网络性能。

综上所述，当前的内容互联网缺乏查找目标内容准确性，增大了网络开销，网间冗余过大，在当今网络数据繁杂的情况下，无法达到预期的用户体验效果。

发明内容

为解决现有的内容互联网缺乏查找目标内容准确性，网络开销大，网间冗余过大的问题，本发明提供一种内容互联网的路由转发方法，该方法在保证网络以内容为中心的前提下，能够弥补目前内容互联网转发的不足，提高内容命中率，提升网络用户体验，减少网间冗余开销，降低数据回传延迟。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种内容互联网的路由转发方法，在该方法执行之前，预先在每个路由器中设置内容名称表路由模块，各路由器中的内容名称表路由模块预先根据当前网络中其他路由器存储的数据的内容名称前缀构建并存储记录有内容名称前缀和下一跳路由器ID的内容路由表；该方法包括：当任一路由器收到内容请求时，查询本地缓存中是否存在与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据，若是，则该路由器将本地缓存中与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据原路发给所述当前内容请求的请求方，否则，该路由器在本地预先存储的内容路由表中查找与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的记录，并将当前内容请求转发到与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的记录中所记录的下一跳路由器上。

优选地，上述内容互联网的路由转发方法中，所述查询本地缓存中是否存在与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据，若是，则该路由器将本地缓存中与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据原路发给所述当前内容请求的请求方，包括：该路由器查询本地内容存储器中是否有与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据，若是则该路由器直接将本地内容存储器中与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据发送到收到当前内容请求的请求端口并丢弃当前内容请求包，否则，查询本地待定请求表中是否有与当前内容请求相同的请求记录，若是则将当前内容请求加入所述本地待定请求表并丢弃当前内容请求包，待与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据回传时将其发送到收到当前内容请求的请求端口；

所述该路由器在本地预先存储的内容路由表中查找与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的记录，并将当前内容请求转发到与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的记录中所记录的下一跳路由器上，包括：查询本地内容路由表中是否包含与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的记录，若是，则前向转发表根据对内容路由表检索计算得出的路由路径将当前内容请求转发到与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的记录中所记录的下一跳路由器上，并将发送当前内容请求的转发端口从本地前向转发表的端口列表中删除；否则，判断该路由器剩下的端口是否空，若是则向该路由器所有剩下的端口转发当前内容请求，并在本地前向转发表中形成新的记录有所述当前内容请求所请求的内容名称前缀和本地转发端口的记录。

优选地，所述各路由器中的内容名称表路由模块预先根据当前网络中其他路由器存储的数据的内容名称前缀构建并存储记录有内容名称前缀和下一跳路由器的内容路由表，包括：

初始化定义Hello包、内容名称前缀信息、内容路由表、内容路由表请求消息、内容名称前缀描述信息；

当前路由器周期性向其周围路由器广播存活时间为一跳的Hello包；

收到所述当前路由器广播的Hello包的路由器向所述当前路由器周期性发送存活时间为一跳的Hello包，并确认所述当前路由器为自己的邻居；

所述当前路由器收到邻居路由器发来的Hello包时，确认该邻居路由器为自己的邻居，随后以泛洪模式向当前网络发送包括本地存储的数据的内容名称前缀的内容名称前缀信息；

邻居路由器根据收到的内容名称前缀信息更新本地存储的内容路由表，并向所述当前路由器发送前缀信息确认消息NPI_Ack；

所述当前路由器收到其邻居路由器发来的前缀信息确认消息NPI_Ack，确认本地内容宣告完毕并向该邻居路由器发送内容路由表请求消息；

邻居路由器收到所述当前路由器发来的内容路由表请求消息时，向所述当前路由器回复用于描述自身所存储的内容路由表的内容名称前缀描述信息；

所述当前路由器根据其邻居路由器发来的内容名称前缀描述信息更新本地存储的内容路由表，并向其邻居路由器返回确认信息。

优选地，所述初始化定义Hello包、内容名称前缀信息、内容路由表、内容路由表请求消息、内容名称前缀描述信息，包括：

定义所述Hello包包括Hello包的发送周期与存活时间、生成该Hello包的路由器ID、生成该Hello包的路由器与邻居路由器相互连接的端口号；

定义每条所述内容名称前缀信息只携带唯一的内容名称前缀，内容名称前缀信息包括：此条内容名称前缀信息的存活时间、此条内容名称前缀信息中可选择的参数字段、此条内容名称前缀信息所历经的跳数、产生该内容名称前缀信息的路由器ID、此条内容名称前缀信息所经历的上一跳的路由器ID、该内容名称前缀信息所记录的内容名称前缀对应的数据所在的路由器ID、此条内容名称前缀信息当前到达的路由器的端口号、用于检测该内容名称前缀信息是否为复制品或重传数据的内容名称前缀信息序列号、此条内容名称前缀信息的头部除去其存活时间部分的校验和、此条内容名称前缀信息头部的总长度和内容名称前缀；

定义所述内容路由表中的每条记录包括：内容名称前缀，当前内容名称前缀对应的数据的存储路由器ID，下一跳路由器ID，下一跳路由器的端口号和当前内容名称前缀在当前内容路由表中的存活时间；

定义内容路由表请求消息包括：发起该内容路由表请求消息的路由器ID、接收该内容路由表请求消息的路由器ID、路由器状态和该内容路由表请求消息序列号；

定义内容名称前缀描述信息包括：该内容名称前缀描述信息对应的内容路由表请求消息序列号、可选择参数字段、发起该内容名称前缀描述信息的路由器ID、接收该内容名称前缀描述信息的路由器ID、该内容名称前缀描述信息的校验和、该内容名称前缀描述信息的总长度、发起该内容名称前缀描述信息的路由器所存储的内容路由表的具体内容。

优选地，上述内容互联网的路由转发方法中，所述各路由器中的内容名称表路由模块预先根据当前网络中其他路由器存储的数据的内容名称前缀构建并存储记录有内容名称前缀和下一跳路由器的内容路由表之后，还包括路由器数据更新过程，所述路由器数据更新过程包括步骤：

当有数据包经过任一路由器时，该路由器判断当前经过的数据包内的数据是否为新数据，若否，则直接结束路由器数据更新过程，若是，则该路由器采用机会存储方式按照设定概率将经过的数据包存储于本地的内容存储器中，随后本地的内容互联网转发平面生成内容存储器更新消息并将所述内容存储器更新消息发送给本地的内容名称表路由模块；

该路由器中的内容名称表路由模块在正常运行状态下收到所述内容存储器更新消息时，向本地的内容互联网转发平面发送用于询问本地的内容存储器存储的更新内容的内容存储器问询消息；

该路由器中的内容互联网转发平面读取收到的内容存储器问询消息，生成包含本地内容存储器新存储的数据的内容名称前缀的内容存储器答复消息，并将所述内容存储器答复消息发送给本地的内容名称表路由模块；

该路由器中的内容名称表路由模块根据收到的内容存储器答复消息，生成包含该路由器中的内容存储器新存储的数据的内容名称前缀的内容名称前缀信息并将其以泛洪方式发送给当前网络中的其他路由器；

收到内容名称前缀信息的路由器根据收到的内容名称前缀信息更新本地存储的内容路由表并向该内容名称前缀信息的发送方路由器返回前缀信息确认消息NPI_Ack；

发送该内容名称前缀信息的路由器收到其他路由器返回的前缀信息确认消息NPI_Ack，确认本地内容宣告完毕，结束数据更新过程。

优选地，上述内容互联网的路由转发方法中，在所述各路由器中的内容名称表路由模块预先根据当前网络中其他路由器存储的数据的内容名称前缀构建并存储记录有内容名称前缀和下一跳路由器的内容路由表过程中或者在所述路由器数据更新过程中，路由器根据收到的内容名称前缀信息更新本地存储的内容路由表并向该内容名称前缀信息的发送方路由器返回前缀信息确认消息NPI_Ack，具体包括：

收到其他路由器发来的内容名称前缀信息的路由器根据该内容名称前缀信息中记录的内容名称前缀信息序列号判断收到的内容名称前缀信息是否为最新信息，若否，则直接结束此流程，若是，则当前收到内容名称前缀信息的路由器中的内容名称表路由模块根据收到的内容名称前缀信息更新本地存储的内容路由表，并向向其所属的路由器发送内容名称前缀信息的路由器发送前缀信息确认消息。

优选地，上述内容互联网的路由转发方法中，所述当前路由器根据其邻居路由器发来的内容名称前缀描述信息更新本地存储的内容路由表或者所述当前收到内容名称前缀信息的路由器中的内容名称表路由模块根据收到的内容名称前缀信息更新本地存储的内容路由表，包括：

S41：路由器收到其他路由器发来的最新的内容名称前缀信息/内容名称前缀描述信息时，判断本地内容存储器中是否有与当前收到的内容名称前缀信息/内容名称前缀描述信息中记录的内容名称前缀相匹配的数据，若是则结束该路由器的内容路由表更新过程；否则执行S42；

S42：判断本地存储的内容路由表中是否有内容名称前缀与当前收到的内容名称前缀信息/内容名称前缀描述信息中的内容名称前缀相同的记录存在，若是，则根据收到的内容名称前缀信息/内容名称前缀描述信息更新本地存储的内容路由表中具有相同内容名称前缀的记录；否则，根据收到的内容名称前缀信息/内容名称前缀描述信息在本地存储的内容路由表中增加关于该内容名称前缀的新记录。

优选地，上述任一种内容互联网的路由转发方法中，所述内容名称前缀依次包括该内容名称前缀对应的数据的全网可路由的名字、内容类型、内容名称、版本时间信息和分段信息。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明实施例提供了一种基于内容互联网、以内容为核心所构建的内容路由表的内容互联网的路由转发方法，该方法将传统互联网面向连接的路由方式改变为内容互联网以内容为核心，面向内容的路由转发方案，采用该方法时路由以数据内容为基础，以内容名称为核心进行数据查找与搜索，可从网络中拥有其内容的其他节点获取数据而不必非从源地址获得数据内容，因此能够降低内容互联网中内容请求包转发过程中的盲目性与不确定性，使内容请求包的转发具有目的性与指向性，从而降低用户获取目标内容的延迟，弥补目前内容互联网转发的不足。采用该方法能够提高数据的命中率和网络转发效率，减少网间冗余开销，降低数据回传延迟，降低数据查找延迟，最终提升网络用户体验。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种内容互联网的路由转发方法流程图；

图2为图1所示方法执行之前内容互联网中各路由器的初始化过程；

图3为图2所示流程之后对网络中的路由器数据的更新方法流程图；

图4为S28和S38中路由器根据其他路由器发来的内容名称前缀描述信息或内容名称前缀信息更新本地存储的内容路由表的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种内容互联网的路由转发方法，在该方法执行之前，需要进行系统准备，即：预先在内容互联网的每个路由器中设置内容名称表路由模块（Name Table Router，NTR），并预先将内容互联网分为以内容为中心的转发平面（CND）和以内容名称索引为核心的路由平面。各路由器中的内容名称表路由模块预先根据当前网络中其他路由器存储的数据的内容名称前缀构建并存储记录有内容名称前缀和下一跳路由器ID的内容路由表。

将内容互联网转发平面和以路由平面的结构组成与运行情况分模块进行描述：

内容互联网转发平面具有内容存储、内容更新、数据转发、数据检验四个主要功能，转发平面分为内容存储器(CS)、待定请求表(PRT)和前向转发表(FIB)三个部分。其中内容存储器在通告阶段与维护更新阶段具有不同状态，在通告阶段内容存储器进入数据广播状态，该状态下，内容存储器与NTR进行交互，向网络中其他节点广播其存储内容名称，并暂停存储与更新功能，在维护更新阶段，内容存储器开启存储与更新状态。

内容互联网路由平面具有生成内容名称前缀（Name Prefix Information，NPI）信息、维护更新内容路由表、路由选择和数据检验四大功能。路由平面中的NTR模块是构建内容拓扑网络的核心，为内容请求包的转发提供路由决策。NTR模块用于产生、发送、接收与检测内容名称前缀信息并对内容路由表进行维护更新，通过路由内部消息与CND进行交互，时时更新内容路由表，并询问路由器内最新存储数据，生成内容名称前缀信息用于告知网络其他节点，维护相应内容路由表。

图1所示为本发明实施例提供的一种内容互联网的路由转发方法流程图，该方法包括：

S1：当任一路由器收到内容请求时，查询本地缓存中是否存在与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据，若是，则执行S2，否则执行S3；

S2：该路由器将本地缓存中与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据原路发给所述当前内容请求的请求方；

S3：该路由器在本地预先存储的内容路由表中查找与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的记录，并将当前内容请求转发到与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的记录中所记录的下一跳路由器上。

图1所示流程中，S1-S2具体包括：该路由器查询本地内容存储器CS中是否有与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据，若是则该路由器直接将本地内容存储器中与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据发送到收到当前内容请求的请求端口并丢弃当前内容请求包，否则，查询本地待定请求表PRT中是否有与当前内容请求相同的请求记录，若是则将当前内容请求加入所述本地待定请求表并丢弃当前内容请求包，待与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据回传时将其发送到收到当前内容请求的请求端口。步骤S3具体包括：该路由器查询本地内容路由表中是否包含与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的记录，若是，则前向转发表FIB根据对内容路由表检索计算得出的路由路径将当前内容请求转发到与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的记录中所记录的下一跳路由器上，并将发送当前内容请求的转发端口从本地前向转发表的端口列表中删除；否则，判断该路由器剩下的端口是否空，若是则向该路由器所有剩下的端口转发当前内容请求，并在本地前向转发表FIB中形成新的记录有所述当前内容请求所请求的内容名称前缀和本地转发端口的记录。

图2所示为图1所示方法执行之前内容互联网中各路由器的初始化过程，即各路由器中的内容名称表路由模块预先根据当前网络中其他路由器存储的数据的内容名称前缀构建并存储记录有内容名称前缀和下一跳路由器的内容路由表的方法流程图，包括以下步骤：

S21：初始化定义Hello包、内容名称前缀NPI信息、内容路由表、内容路由表请求（Name Prefix Table Request，NPTR）消息、内容名称前缀描述（NamePrefix Description，NPD）信息；此步骤中为路由器配置信息交互所需的字段和相应字段所实现的功能，在路由器的存储器中为内容路由表项、路由参数和其他一些数据分配相应的存储空间。

S22：当前路由器A周期性向其周围路由器广播存活时间为一跳的Hello包。图中为方便表示，仅画出了收到当前路由器A广播的Hello包的一个路由器B。

S23：收到所述当前路由器广播的Hello包的路由器B向所述当前路由器周期性发送存活时间为一跳的Hello包，并确认所述当前路由器A为自己的邻居。

S24：所述当前路由器A收到邻居路由器B发来的Hello包时，确认该邻居路由器B为自己的邻居，随后以泛洪模式向当前网络发送包括本地存储的数据的内容名称前缀的内容名称前缀信息；其中，每条NPI包含序列号，以避免在网络内发生重复。

S25:邻居路由器B根据收到的内容名称前缀信息更新本地存储的内容路由表，并向当前路由器A发送前缀信息确认消息NPI_Ack；

S26:当前路由器A收到其邻居路由器B发来的前缀信息确认消息NPI_Ack，确认本地内容宣告完毕并向该邻居路由器B发送内容路由表请求消息；

S27:邻居路由器B收到当前路由器A发来的内容路由表请求消息时，向当前路由器A回复用于描述自身所存储的内容路由表的内容名称前缀描述信息；

S28：当前路由器A根据其邻居路由器B发来的内容名称前缀描述信息更新本地存储的内容路由表，并向其邻居路由器B返回确认信息，此时路由器器A和邻居路由器器B完成邻居交互。

显然，在网络中的路由器初始化完成后，该网络进入正式运行阶段，即使用图1所示的路由转发方法对内容请求在路由器间进行转发，后期只需对该网络进行实时更新维护。其中，当某个时刻该网络中有新节点路由器产生时，采用图2所示的方法进行路由器初始化，即：该节点路由器先进入通告阶段，向网络中广播Hello信息，信息的存活时间为一跳，用于发现自己的邻居，与邻居节点进行一次握手后，确认为邻居关系；随后该节点收到邻居节点的确认信息并进行验证后，与邻居节点建立邻居关系并以泛洪模式向全网发送NPI，告知网络中其他节点，本节点内的数据的内容名称；随后向邻居节点请求内容路由表，用于更新自身节点内容路由表，完成邻居交互。

图2所示流程中，S21具体包括对以下5种数据包的初始化定义：

1、定义Hello包：

当节点在网络中启动，需要广播Hello包用于探测网络中邻居节点，建立邻居关系，用于构建内容网络拓扑。定义Hello包包括Hello包的发送周期与存活时间、生成该Hello包的路由器ID、生成该Hello包的路由器与邻居路由器相互连接的端口号。Hello包具体内容如下表1中的第2-3行所示：

表1

表1中，第1行表示该数据包以32比特为单位，Hello&Dead字段用于写入Hello包的发送周期与存活时间；Content-source Router ID字段写入生成该Hello包的路由器ID；Interface Number字段写入与邻居路由器相互连接的端口号。

2、定义内容名称前缀（Name Prefix Information，NPI）信息：

每条NPI信息只携带唯一的内容名称前缀，定义每条NPI包括：此条NPI的存活时间、此条NPI中可选择的参数字段、此条NPI所历经的跳数、产生该NPI的路由器ID、此条NPI所经历的上一跳的路由器ID、该NPI所记录的内容名称前缀对应的数据所在的路由器ID、此条NPI当前到达的路由器的端口号、用于检测NPI是否为复制品或重传数据的NPI序列号、此条NPI的头部除去其存活时间部分的校验和、此条NPI头部的总长度和内容名称前缀。

NPI信息的具体内容如下表2中的第2-9行所示：

表2

表2中，NP Age字段记录该NPI的存活时间；Options字段记录该NPI中可选择的参数字段；Number of Hop字段记录该NPI所历经的跳数；Advertising Route字段记录产生该NPI的路由器ID；Last Router字段记录该NPI所经历的上一跳的路由器ID，NPI每经过一个内容路由器，由该路由器写入自己的路由器ID；Content-source Router ID字段记录该NPI所记录的内容名称前缀对应的数据所在的路由器ID；Interface Number字段记录该NPI当前到达的路由器的端口号，由当前路由器写入；NPI Sequence Number字段记录该NPI携带的唯一的序列号，用于检测该NPI是否为复制品或重传数据，避免网络中发生重复；NP Checksum字段记录该NPI头部除去NP Age部分的校验和；Length字段记录该NPI头部的总长度。

表2中记录的Interface Number与Last Router ID会随着NPI信息的转发，由当前节点进行更新后再转发给下行节点，NPI Sequence Number、Name Prefix与Content-source Router ID由Content-source Router写入，并不由其他节点进行更新。

其中，Name Prefix Field字段记录该NPI对应的内容前缀名称的细节部分，如表3所示，Name Prefix Field为所记录的内容名称前缀提供32比特大小的空间，同时为内容名称类型提供8比特的空间。

表3

Name Prefix Field
	内容名称前缀大小(32bits)
能容名称类型(8bits)
	内容名称前缀(variable size)

3、定义内容路由表

内容路由表是NTR协议中需要维护的内容名字表项，其中存储着该网络中网络内容名字的分布情况，需要根据NPI消息定时更新，以保证内容路由表的时时有效性。定义内容路由表中的每条记录包括：内容名称前缀，当前内容名称前缀对应的数据的存储路由器ID，下一跳路由器ID，下一跳路由器的端口号和当前内容名称前缀在当前内容路由表中的存活时间。

内容路由表的构成如下表4所示：

表4

表4的每一行中记录一条内容名称前缀及其相应的路由器ID等信息，具体地，每行中的Name Prefix是所记录的内容名称前缀；Content-source Router ID是此行的内容名称前缀对应的数据所在的路由器ID；Next Router ID是需要转发到的下一跳路由器ID；Interface Number是下一跳路由器的端口号；LifeTime是该内容名称前缀在当前内容路由表中的存活时间。当有相同NamePrefix的NPI信息到达当前路由器时，当前路由器对本地内容路由表进行更新，更新时对NPI的到达时间和Life Time进行比对，若Life Time已经很久，则该Name Prefix Table指向的目标内容可能已经不存在或更改，因此，将用最新的NPI替换该索引项，保证内容路由表的时效性。

4、定义内容路由表请求（Name Prefix Table Request，NPTR）消息：

NPTR消息是网络中新生节点向邻居节点请求内容路由表项的消息，用于构建该节点内容网络拓扑。定义NPTR消息包括：发起该NPTR的路由器ID、接收该NPTR的路由器ID、路由器状态和该NPTR序列号。

NPTR消息包内容如下表5中的第2-3行所示：

表5

表5中，Content-source Router ID字段写入发起NPTR包的路由器ID；Target Router ID字段写入接收NPTR包的路由器ID；Router State字段用来描述路由器状态；NPTR Sequence Number字段写入NPTR序列号。

5、定义内容名称前缀描述（Name Prefix Description，NPD）信息：

当邻居路由器收到其他路由器的NPTR消息时，会回复NPD信息用于描述自身路由名称表，帮助网络中其他路由器构建内容拓扑。定义NPD信息包括：对应的NPTR序列号、可选择参数字段、发起该NPD的路由器ID、接收NPD包的路由器ID、NPD的校验和、NPD的总长度、发起该NPD的路由器所存储的内容路由表的具体内容

NPD包内容如下表6的第2-5行所示：

表6

表6中，NPTR Sequence Number字段写入NPTR序列号，避免重复；Options字段写入可选择参数字段；Content-source Router ID字段写入发起该NPD包的路由器ID；Target Router ID字段写入接收NPD包的路由器ID；Checksum字段用来描述NPD的校验和；Length字段用来描述NPD的总长度；Name PrefixDescription Field字段写入发起该NPD的路由器所存储的内容路由表项的具体内容。

根据内容互联网以内容为中心的网络特性，数据的路由器与转发依据数据名称来实现，因此对网络数据的名称要有特殊要求，优选地，网络采用结构化命名方式对数据进行命名，定义本发明实施例中所用的内容名称前缀依次包括该内容名称前缀对应的数据的全网可路由的名字、内容类型、内容名称、版本时间信息和分段信息。例如：“/btv.com/videos/Game.mpg/_V<timestamp>/_s3”为上述诸多预先定义的数据包中记录的一个内容名称前缀，其中“btv.com”是全网可路由的名字，“videos”是内容类型，“Game.mpg”是内容名称，“_v<timestamp>”是版本时间等信息，“_s3”是分段等信息。

图2所示的网络路由器初始化阶段完成后，网络中的各路由器遂即进入更新维护阶段，各路由器对本地内容存储器和内容路由表进行更新与维护工作。

在网络的更新维护阶段，每当有数据包经过任一路由器时，该路由器存储经过的数据包，对本地路由器数据进行更新，此外还通告网络其他路由器本路由器内最新存储的数据名称，以便网络内其他路由器进行内容路由表的更新与维护。图3所示为图2所示流程之后对网络中的路由器数据的更新方法流程图，为方便描述，其中将当前数据包经过的路由器称为路由器A，该路由器数据更新过程包括如下步骤：

S31：当有数据包经过路由器A时，路由器A判断当前经过的数据包内的数据是否为新数据，若否，则直接结束路由器数据更新过程，若是，则路由器A采用机会存储方式按照设定概率将经过的数据包存储于本地的内容存储器中，随后执行S32。

S32：路由器A中的内容互联网转发平面CND生成内容存储器更新消息CS_Updata并将所述内容存储器更新消息CS_Updata发送给本地的内容名称表路由模块NTR。

S33：路由器A中的内容名称表路由模块NTR在正常运行状态下收到所述内容存储器更新消息CS_Updata时，向路由器A中的内容互联网转发平面CND发送用于询问本地的内容存储器存储的更新内容的内容存储器问询消息CS_Query。

S34：路由器A中的内容互联网转发平面CND读取收到的内容存储器问询消息CS_Query，生成包含本地的内容存储器新存储的数据的内容名称前缀的内容存储器答复消息CS_Res。

S35：路由器A中的内容互联网转发平面CND将生成的内容存储器答复消息CS_Res发送给本地的内容名称表路由模块NTR。

S36：路由器A中的内容名称表路由模块NTR根据收到的内容存储器答复消息CS_Res，生成包含路由器A中的内容存储器新存储的数据的内容名称前缀的内容名称前缀NPI信息。

S37：路由器A中的内容名称表路由模块NTR将生成的NPI信息以泛洪方式发送给当前网络中的其他路由器;

S38:收到路由器A发送的NPI信息的其他路由器（例如图3中的路由器B）根据收到的内容名称前缀信息更新本地存储的内容路由表，并向路由器A返回前缀信息确认消息NPI_Ack。

S39：路由器A收到其他路由器返回的前缀信息确认消息NPI_Ack，确认本地内容宣告完毕，结束数据更新过程。显然，此步骤中，路由器A会收到多个其他路由器返回的前缀信息确认消息NPI_Ack。

结合前面图2和图3的说明可知，在对网路中路由器的初始化过程中（图2中的S25）以及网络更新维护阶段路由器数据更新过程中（图3中的S38）均提到：当前收到NPI信息的路由器需要根据收到的内容名称前缀信息更新本地存储的内容路由表并向该内容名称前缀信息的发送方路由器返回前缀信息确认消息NPI_Ack，具体包括：收到其他路由器发来的NPI信息的路由器B中的内容名称表路由模块NTR收到其他路由A发来的NPI信息时，根据该NPI信息中记录的NPI序列号判断收到的NPI信息是否为最新信息，若否，则直接结束此流程，若是，则当前收到NPI信息的路由器B中的内容名称表路由模块NTR根据收到的NPI信息更新本地存储的内容路由表，并生成前缀信息确认消息NPI_Ack发送给向其发送NPI信息的路由器A。

图4为S28和S38中路由器根据其他路由器发来的内容名称前缀描述信息或内容名称前缀信息更新本地存储的内容路由表的具体方法流程图，包括：

S41：任一路由器中的内容名称表路由模块收到其他路由器发来的最新的NPI信息/NPD信息时，判断本地内容存储器中是否有与当前收到的NPI信息/NPD信息中记录的内容名称前缀相匹配的数据，若是则结束该路由器的内容路由表更新过程；否则执行S42。

S42：判断本地存储的内容路由表中是否有内容名称前缀与当前收到的NPI信息/NPD信息中的内容名称前缀相同的记录存在，若是，则执行S43，否则，跳至S44。

S43：根据收到的NPI信息/NPD信息更新本地存储的内容路由表中具有相同内容名称前缀的记录。

S44：以收到的NPI信息/NPD信息中该内容名称前缀所对应的表项的存在时间为依据在本地存储的内容路由表中增加关于该内容名称前缀的新记录。此步骤中，提取NPI信息中的内容名称字段、接口信息和上行路由信息等形成新纪录。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种内容互联网的路由转发方法，其特征在于，在该方法执行之前，在每个路由器中设置内容名称表路由模块，各路由器中的内容名称表路由模块预先根据当前网络中其他路由器存储的数据的内容名称前缀构建并存储记录有内容名称前缀和下一跳路由器ID的内容路由表；

该方法包括：

当任一路由器收到内容请求时，查询本地缓存中是否存在与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据，若是，则该路由器将本地缓存中与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据原路发给所述当前内容请求的请求方，否则，该路由器在本地预先存储的内容路由表中查找与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的记录，并将当前内容请求转发到与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的记录中所记录的下一跳路由器上。

2.根据权利要求1所述的一种内容互联网的路由转发方法，其特征在于，所述查询本地缓存中是否存在与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据，若是，则该路由器将本地缓存中与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据原路发给所述当前内容请求的请求方，包括：该路由器查询本地内容存储器中是否有与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据，若是则该路由器直接将本地内容存储器中与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据发送到收到当前内容请求的请求端口并丢弃当前内容请求包，否则，查询本地待定请求表中是否有与当前内容请求相同的请求记录，若是则将当前内容请求加入所述本地待定请求表并丢弃当前内容请求包，待与当前内容请求所请求的内容名称前缀相匹配的数据回传时将其发送到收到当前内容请求的请求端口；

3.根据权利要求2所述的一种内容互联网的路由转发方法，其特征在于，所述各路由器中的内容名称表路由模块预先根据当前网络中其他路由器存储的数据的内容名称前缀构建并存储记录有内容名称前缀和下一跳路由器ID的内容路由表，包括：

4.根据权利要求3所述的一种内容互联网的路由转发方法，其特征在于，所述初始化定义Hello包、内容名称前缀信息、内容路由表、内容路由表请求消息、内容名称前缀描述信息，包括：

5.根据权利要求4所述的一种内容互联网的路由转发方法，其特征在于，所述各路由器中的内容名称表路由模块预先根据当前网络中其他路由器存储的数据的内容名称前缀构建并存储记录有内容名称前缀和下一跳路由器ID的内容路由表之后，还包括路由器数据更新过程，

所述路由器数据更新过程包括步骤：

6.根据权利要求5所述的一种内容互联网的路由转发方法，其特征在于，在所述各路由器中的内容名称表路由模块预先根据当前网络中其他路由器存储的数据的内容名称前缀构建并存储记录有内容名称前缀和下一跳路由器ID的内容路由表过程中，或者在所述路由器数据更新过程中，路由器根据收到的内容名称前缀信息更新本地存储的内容路由表并向该内容名称前缀信息的发送方路由器返回前缀信息确认消息NPI_Ack，具体包括：

收到其他路由器发来的内容名称前缀信息的路由器根据该内容名称前缀信息中记录的内容名称前缀信息序列号判断收到的内容名称前缀信息是否为最新信息，若否，则直接结束此流程，若是，则当前收到内容名称前缀信息的路由器中的内容名称表路由模块根据收到的内容名称前缀信息更新本地存储的内容路由表，并向其所属的路由器发送内容名称前缀信息的路由器发送前缀信息确认消息。

7.根据权利要求6所述的一种内容互联网的路由转发方法，其特征在于，所述当前路由器根据其邻居路由器发来的内容名称前缀描述信息更新本地存储的内容路由表或者所述当前收到内容名称前缀信息的路由器中的内容名称表路由模块根据收到的内容名称前缀信息更新本地存储的内容路由表，包括：

S41：路由器中收到其他路由器发来的最新的内容名称前缀信息/内容名称前缀描述信息时，判断本地内容存储器中是否有与当前收到的内容名称前缀信息/内容名称前缀描述信息中记录的内容名称前缀相匹配的数据，若是则结束该路由器的内容路由表更新过程；否则执行S42；

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种内容互联网的路由转发方法，其特征在于，所述内容名称前缀依次包括该内容名称前缀对应的数据的全网可路由的名字、内容类型、内容名称、版本时间信息和分段信息。