CN103873602A - 一种网络资源命名方法与生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明以现有技术为基础，提出了一种网络资源命名方法，属于计算机网络技术领域。所述方法包括：通过采用分层-平面-属性三部分命名相结合的方法唯一的命名网络中的资源，分层命名部分可以减少路由条目，提高聚合性；平面命名部分可以缩短资源名字长度，提高匹配效率；属性命名部分可以支持用户根据资源属性信息进行模糊匹配查询。本发明还公开了一种网络资源命名生成装置，包括分层命名生成管理部分、平面命名生成管理部分、属性命名生成管理部分和总体命名管理部分。装置可以生成资源的分层部分，平面部分属性部分并且可以将这三部分进行整合得到完整有效的资源名称。

Description

一种网络资源命名方法与生成装置

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域，特别涉及一种网络资源命名方法与生成装置。 

背景技术

随着互联网技术及其应用服务的飞速发展，传统的以主机为中心的网络体系结构已经越来越难以满足现在人们的需求，下一代网络体系NDN（Named Data Networking）应运而生。与传统基于IP的网络体系不同，NDN是一种全新的以内容和信息为中心的网络体系结构，它使用网络用户所需内容的名字来定位数据资源，而不是使用定向IP地址，这是一种革命性的路线，以信息为中心的网络作为互联网的体系结构，满足未来互联网发展的需要。NDN的项目旨在通过建立全新的以内容为中心的网络架构体系，争取颠覆主宰互联网半个世纪的TCP/IP协议，它不考虑内容存储所在的物理位置，直接建立命名数据网络体系。 

NDN从协议构架设计上彻底地解决了TCP/IP设计上的不适应性，保留了细腰沙漏模型，主要不同点体现在基于数据本身的安全机制和多样的路由策略选择上。NDN直接对数据包进行加密保护，加密是端到端的，对网络层是基本透明的，由应用程序或者库处理，不像TCP/IP依赖对传输端点和传输管道的保护，路由安全性得到显著提高。具体表现在：第一，所有数据包括路由消息都需要签名，防止被他人伪造或篡改；第二，多路径路由减轻前缀劫持，因为路由器可以检测由前缀造成的异常劫持并尝试其他路径来检索数据；第三，NDN的消息只能与相关应答数据交互，并不一定发送到主机上，这就使得恶意的数据包很难转发到一个特定的目标。这种机制实现了数据安全与网络传输的分离，降低了实现和管理的难度，灵活性强，而且更加直接和方便，也是真正符合数据请求的自然处理方式。 

通信策略由请求方驱动,请求方向网络中广播请求包，通过数据命名网络以pull方式获取数据包。路由机制上除了保留转发路由表（FIB）外，还增加了待处理请求表（PIT）和数据包缓存（CS）数据结构。NDN数据包是独立的，与它从哪里来和它将被转发到哪里去没有关系，不依赖像TCP的连接控制，传输过程中也不需要状态信息。NDN路由器将请求包和数据包都保存一段时间，分别存在待处理请求表和数据包缓存中。当多个相同数据的请求到达 时会消重并记录到达的接口，存储在待处理请求表中，只转发第一个请求到数据源。当数据包到达时，路由器查找到匹配的待处理请求表的条目，将数据从表中列出的所有接口转发回去。待处理请求表删除相应的条目，将数据缓存到数据包缓存中，数据包缓存基本上是数据包的缓冲存储器，具有一些缓存策略功能。数据包选择与请求包完全相同的路径，以相反的方向传递。请求包经过每一跳都有可能得到匹配的数据包，不一定要到达数据源的终点，从而实现了逐跳（hop-by-hop）流平衡。NDN的路由策略上是非常灵活的，可以自动同时支持各种路由协议，包括内容分发（许多用户在不同的时间请求相同的数据）、组播（很多用户在同一时间请求相同的数据）、移动性（用户从不同的地点连续请求数据）以及延迟容错网络（用户之间间歇性通信）等。而IP路由采用一个单一的最佳路径，以防止循环。NDN不仅从原理上避免了网络冲突和拥塞，摆脱了传输对端到端连接的依赖，还从根本上实现了多链路路由（multihoming），同时基于网络内缓存实现了就近获取、负载均衡和容断能力，提高了大规模内容分发的可靠性、性能和效率。 

CCN提出来一种基于分层结构的可读的命名机制，这种结构的命名与标识一个网页的URL相似，例如“/www.baidu.com/main/a.avi”，其中第一部分“www.baidu.com”是企业名；第二部分“mian”是该资源所在的目录；第三部分“a.avi”是资源的名称；‘/’是名字中各个部分的分隔符。这样不但可以使命名机制与当前的基于URL的应用兼容，而且可以降低CCN部署的难度。 

平面命名机制：面命名是将资源的内容或者属性等通过加密哈希而得到的不可读的名字。这样的命名具有独一无二性（uniqueness）和持久性（persistence），即不同的资源对应的资源名是不相同的，而且资源所在位置发生变化时，不需要对其名字进行更改，而基于分层的命名不具有持久性。由于平面命名具有随机性，可聚合程度较低，这无疑会增加路由表的数目，降低路由性能。 

基于属性的命名方案：列举出一个资源的属性，比如资源的名称，格式，日期等等。属性不唯一，寻找资源只需列出资源的关键属性，通过属性进行路由分发，具有搜索引擎关建字的特点，需要用到一些模糊匹配的技术进行资源查找。由于资源属性较多，路由中存储的属性会非常庞大。 

发明内容

为了解决现有命名技术存在的问题，保证网络资源的查找快捷性和安全性，本发明实施提供了一种网络资源命名的方法与生成装置。所述技术如下： 

一种网络资源命名的方法，所述方法包括： 

根据组织和目录等资源信息生成分层命名部分； 

根据资源内容等信息生成平面命名部分； 

根据资源的名称、格式、内容、文件大小等属性信息生成属性命名部分； 

根据分层命名部分，平面命名部分，属性命名部分整合成完整有效的网络资源名字，并对其进行管理。格式如下：“/baidu.com/main/movie/u584uujrnfiur89324ru：功夫.avi：1024p：part1”，其中，“/baidu.com/main/movie/”为分层部分“u584uujrnfiur89324ru”为平面部分；“功夫.avi：1024p：part1”为属性部分。 

一种网络资源命名生成装置，所述装置包括分层命名生成管理部分、平面命名生成管理部分、属性命名生成管理部分和总体命名管理部分。 

所述分层命名生成部分，用于对资源命名过程中的分层部分进行定义； 

所述平面命名生成部分，用于对资源命名过程中的平面部分进行定义； 

所述属性命名生成部分，用于对资源命名过程中的属性部分进行定义； 

所述总体命名管理部分，用于对三段名字进行整合，检查错误。 

所述分层命名生成管理部分进一步对资源以及路由表聚合，减少路由表条目。 

所述平面命名生成管理部分进一步对资源名字长度进行控制，提高查询的速率。 

所述属性命名生成管理部分进一步对资源的属性信息进行细化描述，满足模糊查询过程所需的内容。 

所述总体命名管理部分，用于对资源名字进一步优化，进而得到符合要求的网络资源名字，并对网络中存在的资源名称进行管理。 

有益效果 

通过构造这种“分层-平面-属性”的网络资源名字，结合了几种不同命名方式的优点，基于全新的NDN体系网络完成对新型互联网的改进，提高路由查找和转发的效率，有很高的扩展性，有良好的聚合性，资源名称长度有限，并且解决了后缀漏洞问题，可以实现模糊匹配。聚合性体现在：采用分层结构作为路由表中的前缀，减少路由条目提高路由的聚合性。长度有限性体现在：基于分层结构的名字由若干部分组成，名字长度可能比较长，引入平面部分之后，如果限定平面部分的长度被限制为固定长度20字节或者32字节，而分层部分平均长度控制为30左右，而在CS和PIT中存储的是资源名字的分层部分和平面部分，那么我们今后的资源名字会比如今广泛使用的URL（平均长度为79字节）有着明显的缩短，这样可 以提高名字在CS和PIT中的查询速度。解决后缀漏洞：在前缀匹配成功后，用后缀来确定是否需要转发该请求包，每个聚合的路由条目附带一个后缀列表，只有后缀存在于属性列表的请求包才会被转发，解决后缀漏洞问题。模糊匹配：通过系统用户可以在只知道一些资源的属性的情况下智能地查找出官方资源名字。 

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例面熟中所需要使用的附图作简单介绍。 

图1资源名称生成原理流程图 

图2资源查找原理流程图 

图3路由表转发流程图 

图4路由聚合流程图 

图5后缀查询图 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。 

本发明实施例针对下一代网络以及全新的资源命名格式，提出一种网络资源命名方法，并公开了一种网络资源命名生成装置。 

实施例1 

如图1所示，实施例一为本发明提供的网络资源名称生成原理流程图，其中， 

步骤01，根据资源所属的组织和目录等信息进行描述生成资源名称的分层部分。 

例如：名字“/www.baidu.com/main/movie/ffkfke824njdfnjdw034：功夫.avi：1024p：part1”第一部分“/www.baidu.com/”是企业名，第二部分“main/movie/”是该资源所在的目录；这样的命名规则使得现在的命名机制与当前的URL的应用和系统兼容，降低实施的困难程度。 

采取分层结构的部分可以作为路由表的前缀，这样可以通过减少路由条目从而提高路由的聚合性。当两个名字具有相同的转发端口，他们有共同的前缀，这样在路由表中只需要存储转发端口即可。 

仅仅使用基于分层结构的名字存在着一些难以解决的问题，例如：名字长度很长导致CS和PIT很大，查询速度变慢，另外用户必须提前知道完整的资源名字，这给实际应用带来了 很大的问题。 

步骤02，根据资源的内容，通过加密哈希算法生成固定长度的哈希值生成平面部分，缩短网络资源名字长度，提高匹配查询效率。 

命名第二部分采用平面命名机制，在兴趣包在转发之前需要提取名字然后在CS表和PIT表中查询，如果查询失败才会被转发，所以如何取得较短的名字提供查询，提高路由性能是个很重要的技术内容，在此基础上我们在命名规则中引入了平面命名机制。根据资源的内容，通过加密哈希算法生成固定长度的哈希值，这样可以使得具有相同分层部分的资源其平面部分满足唯一性。当在分层部分后边嵌入平面部分之后，由于平面部分的长度固定，这样会使我们的网络资源命名的长度变得有限。 

分层命名和平面命名的结合使得我们的全新资源名称具备了两者的优点，既有较好的聚合性又使得资源名字长度不是特别长，查询的过程中压力减小，从而提高匹配查询的效率。 

步骤03，根据资源的名称、格式、内容、文件大小等属性生成属性部分。 

当我们搜索资源时，可能我们并不知道完整的资源名字，例如，用户需要某资源“功夫.avi”，但用户并不知道该资源的名字是“/www.baidu.com/main/movie/ffkfke824njdfnjdw034：功夫.avi：1024p：part1”，所以需要一个模糊匹配系统，在用户只知道视频名为“功夫.avi”，分辨率为“1024p”等属性信息的情况下，能通过模糊匹配智能地查找出具有相同属性的相关资源，在名字的最后嵌入资源的属性好处就在于此。 

此外，在采用前缀路由的同时，也有一些不足之处即在路由聚合过程中会造成后缀漏洞，没有必要的转发会使得网络链路的负载增加，白白浪费掉，基于这一点在网络资源命名的过程中最后又加上了属性这一部分。属性部分由资源名称、格式、内容、文件大小等属性信息组成，在前缀匹配成功的前提下，用属性匹配与否来决定是不是要转发该请求包，解决后缀漏洞的问题。 

步骤04，根据生成的三段名字部分进行整合生成完整有效的资源，并对其进行优化调整。 

对三部分命名进行整合链接，检查是否有误，并对生成的资源名字进一步优化，进而生成符合我们要求的网络资源名字。例如：“/www.baidu.com/main/movie/ffkfke824njdfnjdw034：功夫.avi：1024p：part1”。 

实施例2 

如图2所示，实施例一为本发明提供的策略规则匹配查询树生成方法原理流程图，具体如下。 

步骤10，用户要请求一个资源，那么首先要查找自己想要的资源的网络名字。 

如上所述：如果此时用户并不知道资源的网络名字，只知道一个大概的属性，比如“功夫.avi：1024p”，那么可以根据这些关键字通过模糊查询，然后得到想要的资源名字“/www.baidu.com/main/movie/ffkfke824njdfnjdw034：功夫.avi：1024p：part1”。得到名字之后再去查找路由表，如果资源存在，用户就可以获取该资源。 

步骤11，用户在得知资源名字之后，开始请求资源。查找路由表。 

如上所述，当用户得到一个资源名字的时候，在路由器上会进行查询CS表，PIT表等工作。查找到是在哪一个路由器进行转发的之后，找到这个路由器进行下一步工作。 

步骤12，在路由器上查询CS表和PIT表后会得到相应的路径。 

如上所述，在查询过程中通过得到的资源名字和路由表上的相应信息进行分层匹配，根据分层匹配的结果决定下一步是否可以找到相应的转发端口，如果能找到端口就转发，找不到则结束此次查找。 

步骤13，用户在找到端口之后转发信息。然后查找路由表。 

如上所述，在分层匹配成功之后即可得到有效的转发端口号，进入该端口之后需要进一步进行匹配，以查询资源的正确性。如果匹配成功，将资源发给请求方，不匹配不发送。 

步骤14，用户在分层匹配结束后，进入到平面匹配阶段。 

如上所述，在分层匹配结束之后进入某个转发端口，进入平面匹配阶段，根据资源名字里的信息和相应的规则进行查询匹配并找到对应的资源，若能够找到资源则返回给请求的用户，如果不能找到结束这次查找。 

步骤15，用户在请求资源得到响应后，返回执行步骤10，等待下一步的指令。 

实施例3 

如图3所示，实施例三为本发明提供路由查询的流程图。 

步骤20，用户根据得到的资源名称发送请求资源申请，并提交。 

如上所述，在用户提交请求之后，即可在网络中查找资源。 

步骤21，查询路由表中的信息，查看是否已经转发过该信息。 

如上所述，在路由查询的过程中，先查看路由器的路由表中是否已经存在要查询的信息，如果没有的话就按照资源名字进行查询然后把它存进路由表里，如果已经发送过那么就不用再重新寻找路径，按照路由表中的路径即可找到资源。 

如果多个请求同时来到路由器的时候，路由器会把接收到的资源同时返回给这些请求， 而不是像之前每个请求都要进行一次资源请求转发响应。 

步骤22，在路由已经转发过该资源的前提下，直接获得资源给用户即可，用户很快得到资源响应，优于现在的路由转发过程。 

步骤23，在没有转发过该资源的情况下，就去查询CS表，PIT表去进行匹配，以获取正确的转发端口。 

如上所述，在路由器接收到资源之后，如果是多个用户同时请求的资源，路由器会同时返回给他们，省去了大量的重复时间。如果之前没有转发过该资源，所以是对该资源的第一次请求，那么把路由信息存放到路由表中。 

实施例4 

如图4所示，对不同的资源请求进行路由聚合。 

步骤30，用户根据自己的需求请求不同资源。 

如上所述，不同的用户根据自己的需求请求自己所需的资源，这其中有很多的资源可能同属于某一些公司，因此存在着路由聚合的可能性，既可以减少路由表中的信息量也能满足网络的正常运行。 

步骤31，路由根据不同的资源名称对其进行前缀提取。 

如上所述，许多资源可能同属于某个公司，因此我们需要在路由器上尽量缩短路由表中项的长度，因此此时可以通过前缀提取和路由聚合来实现。如果资源名字前缀是相同的，我们可以只在路由器中存储一条信息即可然后记录下某个特定的端口。 

例如：名字“/www.baidu.com/main/movie/ffkfke824njdfnjdw034：功夫.avi：1024p：part1”和“/www.baidu.com/main/picture/fh84uujrnfiur89324：b.png：300*500”分别提取前缀“/www.baidu.com/main/movie/”和“/www.baidu.com/mian/picutre”。 

步骤32，对路由表中的条目进行路由聚合。 

如上所述，同属于某个公司的资源，我们在路由器路由表中对其进行路由聚合，这样不仅缩短了路由表长度而且也提高了查询匹配的效率。在路由聚合之后，根据给出的转发端口去下一跳路由处再进行下一步的操作。 

根据前缀提取的结果“/www.baidu.com/main/movie/”和“/www.baidu.com/mian/picutre”具有相同的转发端口，他们具有共同的前缀“/www.baidu.com/main/”，我们在路由表中只需要存储“/www.baidu.com/main/”的转发端口，这样就减少了路由表的条目。 

步骤33，解决聚合过程中的后缀漏洞问题。 

如上所述，只采用前缀匹配的话，有很多不足之处。例如，假设一个路由条目：“/www.baidu.com/movie/3”，由“/www.baidu.com/movie/a.avi/part13”和“www.baidu.com/movie/b.avi/part13”聚合而成，即名字前缀为“/www.baidu.com/movie/”的请求包均从路由器的端口3转发，当名字为“/www.baidu.com/movie/c.avi”的请求包，便会从端口3转发，但是，事实上端口3所连接的网络根本没有c.avi，只有a.avi和b.avi，这就造成了所谓的后缀漏洞，没有必要的转发使得网络链路的负载家中。 

我们的命名机制会给像“/www.baidu.com/movie/3”这样的每一个路由条目配套了一个后缀表，存储着名字的平面部分。虽然新来的兴趣包的名字已经匹配到路由条目，但是由于它的平面部分“a932jfdjf2032942-jdd”并不存在于“/www.baidu.com/movie/3”的后缀表中。在前缀匹配成功后，用后缀来确定是否需要转发该请求包，每个聚合的路由条目附带一个后缀列表，只有后缀存在于属性列表中的请求包才会被转发，这样就能解决后缀漏洞的问题。后缀查询如图5所示。 

Claims (10)

1.一种网络资源命名方法，其特征在于，命名方法依次由分层命名部分、平面命名部分以及属性命名部分三部分构成。

2.如权利要求1所述的方法，对命名的第一部分采用分层结构，其特征在于采用分层结构可以作为路由表中项的前缀，这样可以大大减小路由条目从而提高路由聚合性；例如：如果两个资源名称具有相同转发端口并且有共同前缀，这样在路由表中只需要存储共同前缀的转发端口即可，这样就减少了路由表的条目。

3.如权利要求1所述的方法，对命名的第二部分采用平面结构，其特征在于，使用固定长度的哈希值表示资源内容，用于缩短网络资源名字的长度，提高匹配效率；

由于基于分层结构的名字由若干部分组成名字的组分的个数是可变的而且比较长，在兴趣包转发的时候查询会变得很慢影响路由性能，采用部分平面嵌入使名字长度变短，从而提高效率。

4.如权利要求1所述的方法，对命名的第三部分采用属性命名，用于支持用户根据资源属性信息进行模糊匹配查询，其特征在于，在前缀匹配成功之后用属性来确定是否需要转发该请求包，每个聚合的路由条目附带一个属性列表，只有属性存在于属性列表的请求包才会被转发；

单单采用前缀路由有可能存在后缀漏洞，没有必要的转发可能会影响链路的性能，基于这一点在名字最后又加上属性这一部分。

5.如权利要求4所述方法，其特征在于，可以根据嵌入名字的资源属性进行模糊匹配，查找出具有相同属性的相关资源。

6.一种网络资源命名生成装置，其特征在于，所述装置包括分层命名生成管理部分、平面命名生成管理部分、属性命名生成管理部分和总体命名管理部分。

7.如权利要求6所述的装置，所述分层命名生成管理部分用于生成资源的平面部分，其特征在于，根据资源的组织和目录等实际情况生成符合要求的名称段，用于路由表前缀匹配以减少路由条目从而提高路由的聚合性。

8.如权利要求6所述的装置，所述平面命名生成管理部分用于生成资源名称的分层部分，其特征在于，根据资源的内容，通过加密哈希算法生成固定长度的字符串，缩短网络资源名字的长度。

9.如权利要求6所述的装置，所述属性命名生成管理部分用于生成资源名称的属性部分，其特征在于，根据资源的名称、格式、内容、文件大小等属性生成相应的属性部分，使得资源查找过程中可以根据一些关键字来模糊查询。

10.如权利要求6所述的装置，所述总体命名管理部分用于生成完整的资源名称，其特征在于，用于对7～9生成的三段命名部分进行整合以生成完整有效的网络资源名称，并且对网络资源名称进行动态调整和进一步优化管理。

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