CN103686807B - 一种ccn的子网移动数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CCN的子网移动数据传输方法。本方法为：1）CCN域内每一接入路由器实时广播移动发现消息；2）当移动路由器首次进入CCN域内并收到移动发现消息后，提取其中标识信息建立一默认路由并附加自己的标识，更新移动发现消息并将其在子网内广播；3）当该移动路由器进入另一接入路由器并检测到当前接收的移动发现消息与上一次不同，提取其中的标识信息建立一默认路由并附加自己的标识，更新移动发现消息并将其在子网内广播；4）该子网内的节点检测到当前该移动路由器所发的移动发现消息与上一次不同后，重新发送等待的请求；接入路由器响应收到的请求并返回数据给对应的请求节点。本发明支持子网内移动节点的主动式移动发现。

Description

一种CCN的子网移动数据传输方法

技术领域

本发明涉及一种CCN的数据传输方法，尤其涉及一种CCN的子网移动数据传输方法，属于计算机网络通信技术领域。

背景技术

随着信息技术的飞速发展，新的互联网应用层出不穷，致使传统IP技术面临众多挑战。特别是移动通信技术的飞速发展以及物联网和云计算等新兴数据应用的涌现，正在逐渐改变互联网用户获取服务资源的传统模式，使互联网逐步从互联互通的基本功能向支撑海量数据交互的需求发展，并对网络安全、高效移动等都提出新的挑战。

近些年，研究者使用了很多方法和手段来完善和优化现有互联网，使其支持更大规模、更高效率的数据资源获取，如在互联网架构方面建设了越来越多的数据中心，在传输层面越来越广泛地使用P2P等优化数据传输的技术，但是这些“打补丁”的方式使得传统互联网体系结构越来越冗余，功能越来越复杂。为此，国内外学者开展了对未来网络架构重新设计的诸多研究，并将其提升到了国家战略高度，旨在从根本上考虑解决当前互联网支撑高效数据传输的问题。以信息为中心的未来网络体系（Information Centric Networking，ICN），通过以标识的内容取代主机的地址，实现基于内容名字寻址与路由的新型网络架构，得到了广泛的关注，其中“内容中心网络”(Content-Centric Networking，CCN)是其中最为典型的代表方案。与传统方式相比，CCN基于内容名字的寻址路由致力于改变现有的网络通信模式，从关注于“资源在哪里”转变为“资源是什么”，从实现基于端地址的转发转变为基于资源名字的转发，从而能一定程度上解决路由可扩展性、数据分发效率等问题。

CCN通过对内容的直接命名和基于该名字的寻址支持对内容本身的缓存，并通过全分布式的逐跳寻址方式保证了对海量内容寻址的效率，其基本的通信模式如图1所示。首先对某些内容的请求(Interest)被发送给一个路由器，路由器维护一个等待的Interest表（PIT，Pending Interest Table），该表中维护了接收到Interest但是还没有收到对应数据包的内容信息，这样CCN路由器就不会重复地发送Interest，从而起到一定程度的聚合作用。PIT中还包含了某个内容名字对应的请求接口，从而可以在接收到对应数据后传回到请求的接口。另外，内容缓存（CS,Content Store）用于缓存接收到的数据包，当下次再有该内容的请求时，路由器可以直接用CS中的数据予以响应。转发信息表（ForwardingInformation Base，FIB）类似于IP网络中的路由表，指示某个内容应该从哪个接口去请求。

伴随着社会生活节奏的加快，移动通信的发展也在改变着人与人之间的沟通方式。因此，随着第三代移动通信技术在中国的部署与发展，移动互联网的概念已经深入人心，成为了未来信息通信业的发展重心。而移动性支持技术是支撑移动互联网最为重要的技术之一。

CCN的这种以终端为核心的通信模式对于终端移动具有先天的支持，当接收者发生位置变更时，只需要在新的接入点重新发送请求数据包即可继续接收数据。

然而，移动互联网的接入终端不仅包括单个运动节点，还可能有运动的整个子网。如行进的军队、航行的轮船、行驶的汽车和火车等运动体上部署的网络。因此，不仅需要移动性支持技术支持单个节点的运动，还需要对整个子网的运动进行移动性管理。

在子网移动情况下，CCN通信模式却会因为移动路由器的移动对子网内节点的透明而不能及时触发节点及时重发请求数据包，从而引起巨大的切换时延（节点只能通过请求消息的超时来触发重新请求过程）。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种CCN的子网移动数据传输方法，本发明通过扩展CCN通信机制以支持高效的子网移动时的数据传输。

本发明的技术方案为：

一种CCN的子网移动数据传输方法，其步骤为：

1）CCN域内设置的每一接入路由器实时广播一移动发现消息；所述移动发现消息为一层次结构的CCN名字信息，包含移动路由器接入位置的标识信息；

2）当一移动路由器首次进入CCN域内并接收到所述移动发现消息后，提取其中的标识信息建立一默认路由，并在所提取的标识信息后面附加自己的标识，即生成子网节点的请求路径信息，用其更新当前收到的移动发现消息中的标识信息并将更新后的移动发现消息在该移动路由器的子网内广播；所述默认路由为该移动路由器发送子网内请求消息所用的路由；

3）当该移动路由器进入CCN域内另一接入路由器并检测到当前接收的移动发现消息与上一次接收的移动发现消息不同，则提取当前移动发现消息中的标识信息更新默认路由，并在当前所提取的标识信息后面附加自己的标识，即生成子网节点的请求路径信息，用其更新当前收到的移动发现消息中的标识信息并将更新后的移动发现消息在该移动路由器的子网内广播，并且删除之前收到的请求消息；

4）该子网内的节点检测到当前该移动路由器所发的移动发现消息与上一次该移动路由器所发的移动发现消息不同后，根据当前收到的移动发现消息中的请求路径信息重新发送等待的请求；CCN域内的接入路由器响应收到的请求并返回数据给对应的请求节点。

进一步的，所述移动发现消息的格式为CCN的前缀通告消息。

进一步的，所述默认路由为层次化的路由。

一种CCN的子网移动数据传输方法，其步骤为：

1）CCN域内设置的每一接入路由器实时广播一移动发现消息；所述移动发现消息为一层次结构的CCN名字信息，包含移动路由器接入位置的标识信息；

2）当一移动路由器首次进入CCN域内并接收到所述移动发现消息后，提取其中的标识信息建立一默认路由，并在所提取的标识信息后面附加自己的标识，即生成子网节点的请求路径信息，用其更新当前收到的移动发现消息中的标识信息并将更新后的移动发现消息在该移动路由器的子网内广播；所述默认路由为该移动路由器发送子网内请求消息所用的路由；

3）当该移动路由器进入CCN域内另一接入路由器，检测到当前接收的移动发现消息与上一次接收的移动发现消息不同时，则提取当前移动发现消息中的标识信息更新默认路由以及标志位M，并在所提取的标识信息后面附加自己的标识，即生成子网节点的请求路径信息，用其更新当前收到的移动发现消息中的标识信息并将更新后的移动发现消息在该移动路由器的子网内广播；并且删除之前收到的请求消息；

4）该子网内的节点检测到当前该移动路由器所发的移动发现消息与上一次该移动路由器所发的移动发现消息中的标志位M不同后，根据当前收到的移动发现消息中的请求路径信息重新发送等待的请求；CCN域内的接入路由器响应收到的请求并返回数据给对应的请求节点。

进一步的，所述移动发现消息的格式为CCN的前缀通告消息。

进一步的，所述默认路由为层次化的路由。

进一步的，所述标志位M为1比特标志位。

与现有技术相比，本发明的积极效果为：

1）提出CCN移动发现功能，即首先为移动路由器定义其层次的标识，移动路由器移动时，通过在子网内广播包含这一标识的消息，子网内的节点就可以判定自己是否发生了移动，即通过移动路由器对移动发现消息的广播来支持子网内移动节点的主动式移动发现；

2）移动路由器在FIB中维护层次化的默认路由来支持未知请求的正常发送以及移动子网嵌套。

附图说明

图1 CCN基本通信模式；

图2为子网移动数据传输流程图。

具体实施方式

1）移动发现

为保证协议具有更好的实施性，本发明不限定移动发现消息的具体格式（可以是CCN的前缀通告消息），但是该消息中应包含一个层次结构的CCN名字信息作为该移动路由器的接入位置（从而对基本的CCN协议具有更好的兼容性）。例如，CCN内容名字的域（Domain）部分为“location-ws”，表示这个名字是无线环境下的位置信息，那么对于该Domain内的某个接入路由器（AR，Access Router），移动发现消息中通告的标识信息即为

/location-ws/AR

而接收到这个标识信息的移动路由器（MR，Mobile Router）即建立如下所示的FIB默认路由

/→/location-ws/AR→Face

该路由表示所有没有在该MR的缓存中匹配的Interest和没有在该MR的PIT中匹配的Interest都发送到Face标识的接口（即该移动路由器将需要去网络中请求的那些Interest连接到上游路由器的接口）。然后上游路由器根据该MR发送过来的Interest将接收到的数据返回给该MR，该MR再将接收的数据传输给子网内的请求者。

此外，对于移动路由器MR来说，它本身即是扩展的AR，所以，仍然需要在子网内周期性地广播包含如下标识信息的移动发现消息

/location-ws/AR/MR

也就是说，接收到移动发现消息的MR，只需要在后面附加自己的标识即可生成自己的标识信息。子网内的节点检测到了移动（移动发现消息中的标识信息发生了变化），从而随即重新发送等待的Interest。

当然，这种周期性的移动发现消息的发送会造成较大的信令开销和无线资源的浪费，所以本发明还提出更高效的移动发现机制，即在移动发现消息中增加一个一比特的标志位——M，当MR移动到新的位置或者发现自己的移动时，发送的移动发现消息中包含重新计算的“M”标志位，计算规则如下：

M=0b(M+1)，0b标识二进制

而MR和子网内的节点都同时记录下接收到的标识信息和M标志位

M→/location-ws/AR/MR

当接收到这样的信令消息时，MR和子网内的节点只需要比较M标志位从而判断是否发生了移动，只有当发现M标志位变化时，才会解析消息中的字符串。对于MR来说，还需要立即修改M标志位并重新发送移动发现消息。

基于CCN的命名机制，本发明可以实现嵌套移动子网的拓扑标识和移动发现。

2）移动性管理

对于MR来说，接收到移动发现消息后，首先提取消息中的标识信息，并和自己默认路由中的位置标识进行比较，如果相同，说明MR位置没有发生变化，从而不需要任何操作。否则，MR首先用新的标识信息更新FIB默认路由，然后重新构造标识信息并发送到自己的子网内。此外，MR清除PIT条目以等待子网内节点的Interest重新发送。

对于子网内的节点，当发现移动发现中的标识信息不同或者M标志位不同时，随即将等待的Interest重新发送。

示例

图2中，MR在uMR1和uMR2之间切换，uMR1和uMR2位于同一个AR(e.g.,AR1)。在此例子中，没有考虑出于优化移动发现引入的M标志位，而只说明如何通过路径标识进行移动发现。

切换之前，我们假设MR的FIB默认路由为：

/→/location-ws/AR1/uMR1→Face1

该条目表示MR的上游路由器为uMR1，且完整的接入路径为/location-ws/AR1/uMR1，默认的数据发送接口为Face1。

MR在自己的子网内广播的移动发现消息包含如下标识信息

/location-ws/AR1/uMR1/MR

那么对于MR子网内的节点而言，其路径信息即为该标识信息。

当MR从uMR1移动到uMR2时，MR接收到uMR2广播的移动发现消息，包含如下标识信息

/location-ws/AR1/uMR2

MR比较后发现，标识信息与记录的默认路由中的不同，从而认为发生了位置变更，所以立即更新FIB为

/→/location-ws/AR1/uMR2→Face2

该条目表示MR的上游路由器为uMR2，且完整的接入路径为/location-ws/AR1/uMR2，默认的数据发送接口为Face2（假设连接uMR2的接口为Face2）。

此外，MR在自己的子网内广播的移动发现消息包含如下标识信息

/location-ws/AR1/uMR2/MR

由于移动子网内的节点检测到了移动（移动发现消息中的标识信息发生了变化），从而随即重新发送等待的Interest。

由于MR发生移动后随即删除了PIT中的条目，所以重新发送的Interest在被MR接收到后立即发送到了uMR2。uMR2检查自己的缓存后将不匹配的请求转发到AR1，对于匹配的请求，直接将匹配请求对应的缓存数据发送给发送该请求的节点。由于AR1是uMR1和uMR2的分支节点，所以可以将接收到的数据返回给MR，MR对数据进行缓存并发送给对应的请求节点。

Claims (7)

1.一种CCN的子网移动数据传输方法，其步骤为：

1)CCN域内设置的每一接入路由器实时广播一移动发现消息；所述移动发现消息为一层次结构的CCN名字信息，包含移动路由器接入位置的标识信息；

2)当一移动路由器首次进入CCN域内并接收到所述移动发现消息后，提取其中的标识信息建立一默认路由，并在所提取的标识信息后面附加自己的标识，即生成子网节点的请求路径信息，用其更新当前收到的移动发现消息中的标识信息并将更新后的移动发现消息在该移动路由器的子网内广播；所述默认路由为该移动路由器发送子网内请求消息所用的路由；

3)当该移动路由器进入CCN域内另一接入路由器并检测到当前接收的移动发现消息与上一次接收的移动发现消息不同，则提取当前移动发现消息中的标识信息更新默认路由，并在当前所提取的标识信息后面附加自己的标识，即生成子网节点的请求路径信息，用其更新当前收到的移动发现消息中的标识信息并将更新后的移动发现消息在该移动路由器的子网内广播，并且删除之前收到的请求消息；

4)该子网内的节点检测到当前该移动路由器所发的移动发现消息与上一次该移动路由器所发的移动发现消息不同后，根据当前收到的移动发现消息中的请求路径信息重新发送等待的请求；CCN域内的接入路由器响应收到的请求并返回数据给对应的请求节点。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述移动发现消息的格式为CCN的前缀通告消息。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述默认路由为层次化的路由。

4.一种CCN的子网移动数据传输方法，其步骤为：

1)CCN域内设置的每一接入路由器实时广播一移动发现消息；所述移动发现消息为一层次结构的CCN名字信息，包含移动路由器接入位置的标识信息和标志位M；

2)当一移动路由器首次进入CCN域内并接收到所述移动发现消息后，提取其中的标识信息建立一默认路由，并在所提取的标识信息后面附加自己的标识，即生成子网节点的请求路径信息，用其更新当前收到的移动发现消息中的标识信息并将更新后的移动发现消息在该移动路由器的子网内广播；所述默认路由为该移动路由器发送子网内请求消息所用的路由；

3)当该移动路由器进入CCN域内另一接入路由器，检测到当前接收的移动发现消息与上一次接收的移动发现消息不同时，则提取当前移动发现消息中的标识信息更新默认路由以及标志位M，并在所提取的标识信息后面附加自己的标识，即生成子网节点的请求路径信息，用其更新当前收到的移动发现消息中的标识信息并将更新后的移动发现消息在该移动路由器的子网内广播；并且删除之前收到的请求消息；其中，标志位M用于判断移动路由器MR是否发生移动；

4)该子网内的节点检测到当前该移动路由器所发的移动发现消息与上一次该移动路由器所发的移动发现消息中的标志位M不同后，根据当前收到的移动发现消息中的请求路径信息重新发送等待的请求；CCN域内的接入路由器响应收到的请求并返回数据给对应的请求节点。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述移动发现消息的格式为CCN的前缀通告消息。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于所述默认路由为层次化的路由。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述标志位M为1比特标志位。