CN103988458B - 基于内容中心网络的网络中编码网络报文的方法 - Google Patents
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Abstract
一种网络节点，包括包含内容对象的数据存储器，其中所述内容对象包括多个内容块；接收器，用于从请求网络节点接收请求所述内容对象的至少一个内容块的请求消息；发射器，用于发送数据；以及与所述接收器、发射器和数据存储器耦合的处理器；其中所述处理器用于使用所述多个内容块编码所述内容以及指示所述发射器发射编码的内容和编码指示符至所述请求网络节点，且其中所述编码指示符向所述请求网络节点提供编码机制，以便所述请求网络节点在其接收到的包含编码内容的报文数量与包含内容对象的内容块的数量相等时，使用该机制将静负荷内的编码内容解码成所述多个内容块。
Description
相关申请案的交叉参考
本发明要求2011年12月9号由塞德里克·韦斯特法尔(Cedric Westphal)递交的发明名称为“基于内容中心网络的网络中编码网络报文的方法(Method for NetworkCoding Packets in Content-Centric Networking Based Networks)”的第61/569106号美国临时专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以全文引入的方式并入本文本中。
关于由联邦政府赞助的研究或开发的声明
不适用。
参考缩微胶片附录
不适用。
背景技术
内容中心网络(CCN)、信息中心网络(ICN)、内容导向网络(CON)、基于内容的网络(CBN)和数据导向网络(DON)为电脑网络的替代组网架构。这些架构提供通信网络以使用户聚焦于其需要的数据，而不必参考可检索所需数据的具体的物理地点。
在CCN中，当需要访问内容时，节点可向网络发送兴趣报文。网络使用所述内容的名称进行路由，将所述兴趣转发至一个或多个所述内容对象的副本。当所述兴趣到达保存有所述内容对象的缓存时，可返回数据报文。所述数据报文可延所述兴趣的发送路径的相反方向返回至请求该内容的节点。每个数据报文可为较大内容对象的一块。
所述兴趣可请求某一具体块，如www.foo.com/Dir/File/C1，或者仅通过请求www.foo.com/Dir/File/来初始文件的传递，这可以隐含理解为请求返回第一块。该架构可自然的允许沿途的路由器在其本地存储(如内容存储器)中存储该内容。这允许路由器提供缓存的内容以响应兴趣，而非访问该内容的原始服务器。CNN的一个重要方面在于其可将内容分发与网络位置完全分离。因此，所述内容是从网络中存储内容块的地方一块一块地接收，而非建立一个端到端链接。这也可在安全架构中体现，所述安全架构可独立于所述链接端点。
发明内容
在一项实施例中，本发明公开了一种网络节点，该网络节点包括包含内容对象的一个数据存储器，其中所述内容对象包括多个内容块；接收器，用于从请求网络节点接收至少一个内容对象块的请求；发射器，用于发送数据；以及耦合到接收器、发射器和数据存储器上的处理器；其中所述处理器用于通过多个内容块对所述内容进行编码，并指令所述发射器向请求网络节点发射编码内容以及编码指示符，且其中所述编码指示符向所述请求网络节点提供编码机制，以便所述请求网络节点在其接收到包含编码内容在内的报文(其数量与包含内容对象的内容块数量相等)之后，使用该机制在净负荷中将该编码内容解码成多个内容块。
在另一项实施例中，本发明公开一种用于内容中心网络中检索内容的路由器中的方法，所述方法包括从内容客户接收内容请求，其中所述内容包括多个内容块；将所述请求转发至多个网络节点；从一个或多个所述多个网络节点接收多个回复报文，其中每个所述回复报文包括所述多个内容块的线性组合，其中所述多个内容块的每个线性结合线性独立于所述多个内容块的其他线性组合，且其中每个回复报文均包括系数，该系数用于创建所述多个内容块的线性组合；以及通过处理器解码所述多个报文以获得多个解码内容块。
在另一项实施例中，本发明公开了在内容中心网络的内容路由器中包括接收器，用于接收内容请求，其中所述请求包括内容名称，其中所述内容包括多个内容块；处理器，与所述接收器耦合用于确定包含至少一部分所述内容块的多个网络节点；和发射器，用于将所述请求转发至所述多个网络节点；其中所述接收器进一步用于从至少一部分所述多个网络节点接收多个回复报文，其中每个回复报文包括所述多个内容块的线性组合和整数系数指示符，该整数系数由所述多个网络节点中的一个使用以创建线性组合，其中所述处理器进一步用于使用来自所述多个回复报文的多个内容块的线性组合以及所述与每个线性组合关联的整数系数来从所述多个回复报文中获取多个内容块。
从结合附图和所附权利要求书进行的以下详细描述将更清楚地理解这些和其他特征。
附图说明
为了更全面地理解本发明，现在参考以下结合附图和具体实施方式进行的简要描述，其中相同参考标号表示相同部分。
图1为一项实施例所述的系统的示意图，该系统用于在互联网协议(IP)报文转发网络中转发报文。
图2为一项实施例所述的系统的示意图，该系统用于内容中心网络(CCN)兴趣转发。
图3为一项实施例所述的系统的示意图，该系统用于在基于CNN的网络中对报文进行网络编码和转发。
图4为一图表，描述所公开的网络编码提供的带宽使用改进情况。
图5为图表，描述了针对内容流行度的不同Zipf法则，使用网络编码的网络与不使用网络编码的网络之间带宽占用方面的差距。
图6为一图表，描述在使用所公开的网络编码的网络中和未使用所公开的网络编码的网络中缓存大小对应的带宽占用。
图7为公开的一项实施例所述的方法的流程图，该方法用于使用网络编码来路由兴趣和数据报文。
图8为公开的一项实施例所述的方法的流程图，该方法由内容存储器实施，用于编码和传输内容以响应接收的兴趣。
图9示出了网络节点的一项实施例，该网络节点可以是经由网络传输和处理数据的任意设备。
图10示出了典型的通用网络组件，该网络组件适用于实施一个或多个本文本所公开的组件的实施例。
具体实施方式
最初应理解，尽管下文提供一个或多个实施例的说明性实施方案，但可使用任意数目的当前已知或现有的技术，来实施所公开的系统和/或方法。本发明决不应限于下文所说明的描述性实施方案、图式和技术，包含本文所说明描述的示范性设计和实施方案，而是可以在所附权利要求书的范围以及其均等物的完整范围内修改。
图1为一项实施例所述的系统100的示意图，该系统用于在互联网协议(IP)报文转发网络中转发报文。系统100可包括生产者(或源)102、消费者(或目标地)104和网络节点110。所述网络节点110可为路由器、交换机或其他用于通过网络转发数据报文的设备。所述网络节点110可包括转发信息库(FIB)112、多个入端口124和126以及多个出端口118、120和122。所述生产者102可将数据106传送至所述消费者104并接收所述消费者104返回的应答消息(Ack)108。所述数据106可延路径116传送，所述路径116始于生产者102，并经由网络节点110到消费者104。所述数据106可包括报文114，该报文包含目标IP地址和源IP地址。网络节点110可使用所述报文114中的目标IP地址咨询FIB112以确定合适的出端口118，该出端口用于将所述数据106转发至所述消费者104。
图2为一项实施例所述的系统200的示意图，该系统用于CCN兴趣转发。系统200可包括生产者202、消费者204、网络节点210和网络节点230。所述消费者204可发送兴趣206至所述生产者202以及接收返回的请求数据208。所述兴趣报文可通过包括网络节点210及230在内的一个或多个网络节点遍历路径216。所述数据208可由所述生产者202或系统200中的一个内容路由器返回。如前所述，所述数据可延路径218，经网络节点230及网络节点210传送至所述消费者204。网络节点210和230可为内容路由器或其他用于转发、检索和存储网络中数据报文的网络设备。网络节点210可包括FIB212、内容存储器214和多个入/出端口240、242、244、246和248。类似地，网络节点230可包括FIB232、内容存储器234和多个入/出端口250、252、254、256和258。端口240、242、244、246、248、250、252、254、256和258也可指接口且每个端口均包括一个收发器(例如，发射器和接收器)。
与系统100对比，所述兴趣206可包括报文220，该报文包括所述消费者204请求内容的名称而非包括目的IP地址。所述网络节点210可在端口240上接收兴趣报文220。所述网络节点210可检查所述报文220以确定所述消费者204请求的数据(例如，内容)208的名称。基于所述报文220中包含的名称，所述网络节点210可咨询其内容存储器214以确定所述内容是否存储在该内容存储器中，如果是，则将该内容提供给消费者204而无需转发报文220。如果该内容存储器214不包含该请求内容，则网络节点204可使用报文220中的请求内容的名称来咨询FIB212，从而确定一个或多个端口用来转发报文220以获取请求数据208。所述网络节点210可确定所述报文220中的名称标识的内容可通过两个不同端口246和248从耦合于网络节点210的两个不同节点中获取。然后，所述网络节点可通过两个端口246和248转发所述报文220，如路径216所示。
网络节点230可通过端口250从网络节点210处接收所述兴趣报文220，如路径216所示。网络节点230可基于兴趣报文220中的内容名称，在其内容存储器234中检索请求的内容。网络节点230在数据报文222中将请求内容可延路径218发送给网络节点210。所述数据报文222可包括内容名称以及与该名称对应的数据静负荷(例如，内容)。
网络节点210可通过两个不同的端口246和248从两个不同的网络节点处接收数据208，如路径218所示。数据208可由网络节点210在通过端口248接收数据208之前通过端口246接收。当通过端口246接收数据208时，网络节点210可将内容存储于内容存储器214中的数据报文222中。然后，所述网络节点210可通过端口240将数据报文222和数据208一起转发至所述消费者，如路径218所示。当网络节点210通过端口248接收所述数据208时，由于网络节点已经接收并存储了该数据报文中包含的数据208，所以网络节点210可能丢弃该通过端口248接收的数据报文。因此，由于网络节点210接收同样的数据两次，导致系统资源的浪费。相对于网络节点210已经通过端口246接收的数据，通过端口248接收的数据208可能并不包含任何附加信息。
本文本公开一种在基于CCN的网络中编码和转发报文的系统、方法和装置。在一项实施例中，内容路由器可接收并转发兴趣报文至可能包含与所述兴趣报文相关联的内容的两个或多个网络节点。请求的内容可包括多个组件或块。接收到所述兴趣报文且在其内容存储器中包含所述兴趣所请求的内容的每个网络节点均可检索该内容、构建多个数据(或内容)报文并将所述数据报文发送至内容路由器。所述数据报文科包括编码数据，该编码数据包含来自包含数据的一个或多个内容块。每个网络节点可独立编码内容，并发送包含编码内容的报文至内容路由器。网络节点转发的每个数据报文可包括不同的编码，以便在接收到足够数量的数据报文后，内容路由器可解码所有的内容。
在一项实施例中，网络节点可通过创建包含数据的内容块的线性组合来编码内容。报文可包含指示数据块组合在报文中是如何编码的信息。所述报文可包括报文头，该报文头具有指示位或其他指示编码方法的标记。该报文头可指示用于构建内容块线性组合的系数。在一项实施例中，报文中包含的内容名称的语义可用于指示编码方法，以使内容路由器解码内容块。可选择每个块的大小以优化各参数间的权衡。例如，块的大小可基于中间链路的最大传输单位、互联网流量总量以及接受器端的延时进行选择。公开的在CCN环境中的网络编码提供一种机制，供多个端点以异步和分布式方式向接收器提供信息。
图3为一项实施例所述的系统300的示意图，该系统用于在基于CNN的网络中对报文进行网络编码和转发。系统300可包括多个内容存储器304和306、网络节点302和内容消费者308。内容存储器304和306可为任何能够缓存或存储内容的网络节点。内容存储器304和306可为内容路由器或缓存服务器。网络节点302可为路由器、交换机或其他能够通过网络节点302上的一个以上接口转发报文的设备。网络节点302可为内容路由器。内容消费者308可为能够通过网络请求和接收内容的任何设备。例如，内容消费者308可为平板电脑、笔记本电脑、台式电脑或无线移动设备。
内容消费者308可向网络节点302发送兴趣报文。所述兴趣报文可包括标识内容C的名称，该内容可由块C1和C2组成。所述兴趣报文可包括请求内容对象C的请求。网络节点302可接收所述兴趣报文并基于内容名称，通过两个不同的接口将该兴趣报文路由至内容存储器304和306。所述接口可为同类型(例如，均为以太网接口或均为无线接口)或不同类型的接口(例如，一个为第三代移动通信技术(3G)接口，一个为WiFi接口)。每个内容存储器304和306均可用包括编码内容的数据报文回复该兴趣。所述编码内容可为块C1和C2的线性组合。每个内容存储器304和306可独立编码内容，以便网络节点302可接收块C1和C2的2个独立的线性组合，因此使网络节点302能够将编码内容解码成块C1和C2。例如，第一内容存储器304可返回数据报文，该数据报文包括块C1和C2的线性组合2C1+C2。第二内容存储器306可返回数据报文，该数据报文包括块C1和C2的不同线性组合，即，C1+C2。
当接收到所述第一数据报文后，网络节点302可转发所述第一数据报文至内容消费者308，然后，当接收到所述第二数据报文后，转发所述第二数据报文至内容消费者308。网络节点302可解码所述第一及第二数据报文以获得解码后的块C1和C2。或者，网络节点302可接收所述两个数据报文、解码C1和C2、然后内容C重新编码成两个数据报文并发送至内容消费者308。所述重新编码的内容可包括一个包含C1+3C2的报文和一个包含5C1+4C2的报文。每个报文可包含指示内容如何编码的信息，以使内容消费者能够解码所述两个数据报文。内容消费者308可接收所述编码内容，然后解码该内容以获得块C1和C2。
在一项实施例中，每个内容存储器304和306均可向网络节点302传送两个数据报文，其中每个内容存储器304和306传送的每个数据报文线性独立于该同一内容存储器304和306传送的另一数据报文。因此，如果网络节点302仅从内容存储器304和306中的一个中收到回复，网络节点302仍然可以解码数据报文以获得完整的内容。
除非网络节点302请求附加报文，否则内容存储器304和306各传送一个报文。例如，如果内容C包含四个块而非二个，则内容存储器304和306可发送两个线性独立的编码数据报文，且网络节点302可从网络中二个或更多其它节点中接收二个或更多线性独立的编码数据报文。如果没有包含该内容的其他组件，网络节点302可请求内容存储器304和306发送附加的线性独立编码数据报文，直至网络节点302接收到的数据报文的数量足以将该内容解码成其组成部分。
如果内容存储器304和306之一只保存块C1和C2中的一个而非完整的内容对象C，则该内容存储器304和306之一可反回其保存的块。例如，如果内容存储器306只保存块C1，则该存储器可返回C1以响应从网络节点302接收的兴趣。内容存储器304可返回C1和C2的线性组合。因此，使用网络编码可增加找到内容的缺失比特的可能性。
上述示例使用网络编码在同一对象传输中进行编码。然而，如果路由器接收到针对不同接收器的不同线性组合时，其也可以用相同的方式组合这些线性组合。
在一项实施例中，一旦网络节点302接收到的报文的数量足以将编码数据解码成各个包含内容的内容块，网络节点302可发送请求以停止向每个内容存储器304和306提交数据报文。这可减少不必要的网络流量。
没有网络编码时，兴趣可能会转发至内容存储器304和306上的对象的副本处，如图2所描述，且每个内容存储器304和306均可开始第一内容块C1的传输。因此，在没有网络编码的情况下，网络节点302将从每个接口(假如路径完全独立)处接收C1的两个副本。
与其作为“www.foo.com/Dir/File”的隐式响应发送C1，内容存储器304和306都可以发送两个内容块的线性组合，比如采用公开网络编码的第一组合C1+2C2和第二组合2C1+C2。或者，兴趣报文中的名称可能明确请求网络编码块，例如，使用具体的语法，如“www.foo.com/Dir/File/NCChunk”。
如上所述，当接收到编码块C1和C2时，网络节点302可重建全数据对象C1和C2。注意，网络编码情况下的传输带宽可能与无网络编码情况下的带宽完全一样，但在网络编码情况下，可获取整个数据对象(例如，可通过解码从内容存储器304和306接收到的C1和C2的两个独立线性组合来获得C1和C2)，而在无网络编码的情况下，容量的一半会浪费掉(例如，两个内容存储器均只传输C1)。也要注意，C1和C2的获取可通过异步方式实现。对于从两个缓存中接收的报文的编码应该线性独立。由于这些报文是由内容存储器304和306独立产生，因此报文并非总是线性独立的，但是对于随机生成的代码，出现该情况的可能性可随意降低。
网络节点302的两个不同端口的传输速度不需要优先获知。如果网络节点302的一个端口比另一接口快3倍，其可接收3倍于另一接口的线性组合，但两个端口均可在其各自的全吞吐量中引入新信息。总传输速度可为两个接口的累加值，该累加值可通过全分布式方式获取。
另一示例为，假设同一对象有块C1和C2组成，但网络节点302从内容消费者308收到只请求C1的兴趣。当从内容消费者308接收到兴趣时，网络节点302可尝试定位C1。路由器可能在其FIB中不包含该名称对应的条目，并尝试从相邻的两个内容存储器304和306查找该内容。如果所述两个相邻存储器均包含该内容，则其均可以以网络编码报文响应所述兴趣，该网络编码报文可为C1和C2的线性组合。网络节点302可将该内容解码成C1和C2并将它们保存至其本地内容存储器中。然后，网络节点302可将内容C1发送至内容消费者308。在然后，内容消费者308可发送兴趣报文请求C2。然而，网络节点302可能以前缓存过C2，且可将C2发送给内容消费者308而无需将所述兴趣转发至内容存储器304和306。在这种情况下，总消耗带宽相对于无网络编码情况时有所降低。进一步地，通过利用网络中的缓存机会也可以降低时延。获取C2的第二过程只在从内容消费者308到网络节点302，而无需到存储器。
在无网络编码的CCN中，当随后另一用户从网络节点302请求C1和C2时，该另一用户可受益于该缓存。在有网络编码的情况下，在第一传输中，缓存也可通过更快地占据网络节点302的缓存使所述第一请求用户受益。
CCN中的每个块均携带一些元数据。具体地，其携带一些关于数据报文的内容的安全信息。为表明需要使用网络编码，可在每个兴趣报文和数据报文中添加一个字段。兴趣报文头域可包含三个字段：内容名称、选择者和场景。根据一项公开实施例所述，所述选择者字段可包括指示位，以传输网络编码块来响应携带该指示位的兴趣。
在诸如接收到多个响应该兴趣的报文的情况下(例如，当该兴趣广播至多个相邻设备或通过多个接口发送时)，可打开该指示位。该指示位也可影响缓存策略来决定是否缓存编码块。由于一些数据交互可能需要以特定顺序接收报文，如在接收到所有块前开始发送视频流，因此需要该指示位。在这种情况下，网络编码也可用于小的块组，例如，前k个数据块，接下来的k个数据块等。在开始流传输之前，只需接收k个块，这于当前视频播放器中的缓存机制相似。
相应此种兴趣的数据报文可携带一个修改后的字段。目前，数据报文的结构包含内容名称、签名、一些签过名的信息和数据。所述签过名的信息可携带线性组合系数，且所述数据可携带在签过名的信息中描述的编码对象。
针对CCN(NC3N)的网络编码操作可如下工作。如果兴趣发送者支持网络编码，则其在兴趣中创建该指示位。当发送兴趣响应时，每个节点可查看系数的数量并生成编码版本。每个兴趣响应可产生一个新的编码版本，以便内容接收器获得对其接收的每个块的新的自由度。中间节点可缓存编码块。如果中间节点保存有多个这种块，则中间节点可产生新的组合。如果中间节点保存有足够的块，则其可解码这些块。只有在其能够从所述兴趣选择者字段中提及的块中提供新的自由度时，中间节点才应当响应兴趣。
图4为描述所公开的网络编码提供的带宽使用改进情况的图表400。该图表示出带宽占用与文件在两个缓存中均存在的可能性之间的关系。曲线402示出在未使用网络编码的情况下，从CCN环境检索内容时的带宽占用情况，而曲线404示出在使用所公开的网络编码的情况下，从CCN环境检索内容时的带宽占用情况。如图所示，在使用网络编码的情况下，随着文件在两个缓存中均存在的可能性升高，带宽占用基本维持为一个不变常量。而在不使用网络编码的情况下，随着文件在两个缓存中均存在的可能性升高，带宽占用不断增加。
图5为图表500，描述了针对内容流行度的不同Zipf法则，使用网络编码的网络与不使用网络编码的网络之间在带宽占用方面的差距。Zipf法则是使用数学统计方法得出的经验法则。曲线502表示未使用网络编码时的带宽占用情况，而曲线504表示使用网络编码时带宽占用相对于alpha值的情况。Alpha为Zipf分布指数。即，第k个最流行内容的内容流行度为如图所示，使用网络编码时的带宽占用要小于不使用网络编码时的带宽占用。
图6为图表600，针对使用和未使用公开网络编码的网络，将网络占用情况描述成缓存大小的功能。曲线602示出在未使用网络编码时缓存大小对应的带宽占用，而曲线604示出在使用所公开的网络编码时缓存大小对应的带宽占用。如图所示，与未使用网络编码的系统相比，使用所公开的网络编码可降低所有缓存大小对应的带宽占用。
图7为所公开的一项实施例所述的方法700的流程图，该方法用于使用网络编码来路由兴趣和数据报文。所述方法700可在从内容消费者处接收到内容请求时，在图3所描述的网络节点302中实施。所述方法700可开始于块702，在该块中网络节点可从内容消费者处接收兴趣。在块704中，网络节点可将所述兴趣转发至多个内容存储器。在块706，网络节点可从一个或更多内容存储器中接收编码内容。在块708中，网络节点可解码编码内容。在块710，网络节点可将解码内容存储于其本地内容存储器中。在块712，网络节点可将内容重新编码成多个报文，且在块714，网络节点可将所述重新编码的内容发送给内容消费者，然后可结束方法700。
图8为公开的一项实施例所述的方法800的流程图，该方法由内容存储器实施，用于编码和传输内容以响应接收的兴趣。所述方法800可在接收到内容请求时，由图3所描述的内容存储器306和308之一进行实施。所述方法800可开始于块802，其中内容存储器可接收或确定内容组件或块。在块804，内容存储器可确定系数，用于针对内容报文(例如，数据报文)的内容组件。在块806，内容存储器可创建报文静负荷，该静负荷包括所述内容组件的编码组合。该编码组合可为所述内容组件的线性组合。在块808，内容存储器可创建报文，该报文包括编码内容和指示符，所述指示符用于标识用来编码内容的系数。在块810，内容存储器可将编码报文发送至请求网络节点，然后可结束方法800。内容存储器可在请求网络节点请求时发送另一编码报文，该编码报文可线性独立于先前的编码报文。
图9示出了网络节点900的一项实施例，该网络节点可以是经由网络传输和处理数据的任意设备。例如，网络节点900可为内容路由器或上述网络编码方案中的任意节点或路由器。网络节点900可实施为上述网络节点302、304和306中的一个或多个。网络节点900可用于实施或支持上述网络编码策略。网络节点900可以包含一个或多个入端口或接口910，所述入端口或接口耦合到接收器(Rx)912，用于从其他网络组件接收信号和帧/数据。网络节点900可以包括内容识别单元920，用于确定将内容发送到哪些网络组件。内容识别单元920可以使用硬件、软件或两者结合来实施。内容识别单元920可为通用处理器、专用集成电路(ASIC)或数字信号处理器(DSP)。所述通用处理器可包括多个处理器和/或多核处理器。网络单元900还可以包括一个或多个出端口或接口930，所述出端口或接口耦合到发射器(Tx)932，用于将信号和帧/数据传输到其他网络组件。接收器912、内容识别单元920和发射器932还可用于基于硬件、软件或者两者结合来实施至少一些所公开的方法。网络节点900的组件可按照图9所示进行布置。
内容识别单元920也可以包括可编程内容转发平面块928，以及可以耦合到所述可编程内容转发平面块928的一个或多个存储块922。可编程内容转发平面块928可以用于实施内容转发和处理功能，例如在开放系统互连(OSI)模型中的应用层或三层(L3)，其中可以基于内容名称或前缀对内容进行转发，并且可能基于将内容映射到网络流量的其他内容相关信息而进行转发。此类映射信息可保存在内容识别单元920或网络单元900中的内容表中。可编程内容转发平面块928可翻译用户的内容请求，并相应地根据元数据和/或内容名称等从网络或其他网络路由器提取内容，且能够以暂时等方式将内容存储在存储块922中。可编程内容转发平面块928随后可将缓存内容转发至用户。可编程内容转发平面块928可以使用软件、硬件或两者的结合来实施，并且可以在OSI模型中的IP层或L2层中操作。存储块922可以包含缓存924，用于临时存储内容，如订阅者所请求的内容。另外，存储块922可以包含长期存储装置926，用于相对长久地存储内容，如发布者所提交的内容等。例如，缓存924和长期存储器926可以包含动态随机存取存储器(DRAM)、固态驱动器(SSD)、硬盘或其组合。
上述网络组件可以在任何通用网络组件上实施，例如计算机或特定网络部件，其具有足够的处理能力、存储资源和网络吞吐能力以处理其上的必要工作量。图10示出了典型的通用网络组件1000，其适用于实施本文本所公开的组件的一项或多项实施例。例如，网络组件1000可实施为内容消费者308或图3所示的一个或多个网络节点302、304和306。网络组件1000包括处理器1002(可称为中央处理器单元或CPU)，所述处理器与包括以下项的存储装置通信：辅助存储器1004、只读存储器(ROM)1006、随机存取存储器(RAM)1008、输入/输出(I/O)装置1010以及网络连接装置1012。处理器1002可实施为一个或多个CPU芯片，或者一个或多个ASIC的一部分。
辅助存储器1004通常由一个或多个磁盘驱动器或磁带驱动器组成，并且用于数据的非易失性存储，并且，如果RAM1008的大小不足以保存所有工作数据，那么所述辅助存储器还用作溢流数据存储设备。辅助存储器1004可以用于存储程序，当选择执行这些程序时，所述程序将加载到RAM1008中。ROM1006用于存储在程序执行期间读取的指令以及可能读取的数据。ROM1006为非易失性存储设备，其存储容量相对于辅助存储器1004的较大存储容量而言通常较小。RAM1008用于存储易失性数据，并且可能用于存储指令。ROM1006和RAM1008两者的存取速度通常比辅助存储器1004的存取速度快。
本发明公开至少一项实施例，且所属领域的普通技术人员对所述实施例和/或所述实施例的特征作出的变化、组合和/或修改均在本发明公开的范围内。因组合、合并和/或省略所述实施例的特征而得到的替代性实施例也在本发明公开的范围内。本发明已明确阐明了数值的范围或限制，此类明确范围或限制应当理解为，包括如在所述范围或限制内呈数量级下降的迭代范围或限制(如，从包括2、3、4等在内的大约1至大约10；包括0.11、0.12、0.13等在内的大于0.10)。例如，无论何时公开具有下限Rl和上限Ru的数值范围时，任何在该范围内的数值均已具体公开。具体而言，具体公开了在所述范围内的以下数字：R＝Rl+k*(Ru-Rl)，其中k为从1％到100％范围内以1％递增的变量，即，k为1％、2％、3％、4％、7％、…、70％、71％、72％、…、97％、96％、97％、98％、99％或100％。此外，还具体公开了由两个R数字定义的如上所述的任何数值范围。除非另有说明，此处术语“约”表示后续数值±10％。相对于权利要求的任一元件，术语“可选地”表示需要所述元件或者不需要所述元件，这两种替代方案均在所述权利要求的范围内。下列广义术语如“包括”、“包含”和“具有”的使用，应被理解为对下列狭义术语如“由…组成”、“基本上由…组成”以及“大体上由…组成”的支持。相应地，保护范围不限于上文的描述，而是由所附权利要求书界定，所述范围包含所附权利要求的主题的所有等效物。每项和每条权利要求作为进一步公开的内容并入说明书中，且权利要求书是本发明的实施例。本发明公开内容中对参考的论述并非承认其为现有技术，尤其是公开日期在本申请案的在先申请优先权日期之后的任何参考。本发明中所引用的所有专利、专利申请案和公开案的公开内容在此以引用的方式并入本文本中，其提供对本发明的示例性、程序性或其他细节补充。
虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明所公开的系统和方法可以以许多其他特定形式来体现。本发明的实例应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本文本所给出的细节。例如，各种元件或组件可以在另一系统中组合或合并，或者某些特征可以省略或不实施。
此外，在不脱离本发明范围的情况下，各种实施例中描述和形容为离散或单独的技术、系统、子系统和方法，可以与其他的系统、模块、技术或方法进行组合或合并。展示或论述的彼此耦合或直接耦合或通信的其他项也可以采用电方式、机械方式或其他方式通过某一接口、设备或中间元件间接地耦合或通信。其他变化、替代和改变的实例可以由本领域的技术人员在不脱离本文精神和所公开的范围的情况下确定。
Claims (16)
1.一种网络节点，包括：
数据存储器，包括内容，其中所述内容包括多个内容块；
接收器，用于从请求网络节点接收请求消息，该请求消息请求所述内容的至少一块；
发射器，用于传输数据；以及
处理器，与接收器、发射器和数据存储器耦合，其中所述处理器用于使用多个内容块对内容编码以及指示所述发射器向请求网络节点发送编码内容和编码指示符，其中所述编码指示符向请求网络节点提供编码机制，以便请求网络节点在其接收的包含编码内容的报文的数量与所述内容的内容块的数量相等时，使用该机制将所述编码内容解码成多个内容块，其中所述编码内容包括内容块的线性组合，每个编码内容均线性独立于其他编码内容，其中编码指示符包括指示信息，该信息指示用于内容块线性组合的系数。
2.根据权利要求1所述的网络节点，其中编码指示符包括在报文头域中的指示位。
3.根据权利要求1所述的网络节点，其中所述编码指示符包括语义，该语义添加至包含编码内容的报文内的内容的名称中。
4.一种用于内容中心网络中检索内容的方法,该方法由路由器执行，包括:
从内容消费者接收内容请求，其中该内容包括多个内容块；
将该请求转发至多个网络节点；
从一个或多个所述网络节点接收多个回复报文，其中每个所述回复报文均包括多个内容块的线性组合，其中每个所述多个内容块的线性组合线性独立于所述多个内容块的其他线性组合，其中每个回复报文均包括系数，该系数用于创建所述多个内容块的线性组合；以及
使用处理器解码所述多个回复报文以获得解码后的多个内容块。
5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括将解码后的多个内容块存储于本地内容存储器中。
6.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括当接收到回复报文时，将未解码的回复报文转发至内容消费者。
7.根据权利要求4所述的方法，其中回复报文异步接收。
8.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括处理器将回复报文重新编码成消费者回复报文并将该消费者回复报文发送至内容消费者。
9.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括，如果接收到的报文数量不足以确定所述多个内容块，则发送消息至所述多个网络节点的每个节点，以指示所述多个网络节点发送附加报文。
10.根据权利要求4所述的方法，其中报文头用于指示系数。
11.根据权利要求4所述的方法，其中内容的名称被修改以指示系数。
12.一种内容中心网络中的内容路由器，包括：
接收器，用于接收内容请求，其中所述请求包括内容名称，其中所述内容包括多个内容块；
处理器，与所述接收器耦合，用于确定包含至少一个所述内容块的多个网络节点；以及
发射器，用于将所述请求转发至所述多个网络节点，
其中，所述接收器进一步用于从所述多个网络节点中的至少一个节点接收多个回复报文，
其中，每个回复报文包括所述多个内容块的线性组合和整数系数的指示符，该系数由所述多个网络节点中的一个节点用来创建线性组合，其中每个所述多个内容块的线性组合线性独立于所述多个内容块的其他线性组合，以及
其中，所述处理器进一步用于使用来自多个回复报文的多个内容块的线性组合以及与每个线性组合关联的整数系数，解码所述多个回复报文以获取解码后的多个内容块。
13.根据权利要求12所述的内容路由器，进一步包括本地数据存储器，用于存储解码后的多个内容块。
14.根据权利要求12所述的内容路由器，其中所述发射器进一步用于将解码后的多个内容块发送至请求节点。
15.根据权利要求12所述的内容路由器，其中所述处理器进一步用于从多个网络节点接收到指定数量的回复报文后，确定多个内容块，且其中所述指定数量等于所述多个内容块中内容块的数量。
16.根据权利要求13所述的内容路由器，其中回复报文包括指示位，且其中所述处理器用于基于该指示位指示本地数据存储器存储回复报文。
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