CN104115472A - 用于内容导向网络中可扩展路由的方法 - Google Patents

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CN104115472A CN201380009384.7A CN201380009384A CN104115472A CN 104115472 A CN104115472 A CN 104115472A CN 201380009384 A CN201380009384 A CN 201380009384A CN 104115472 A CN104115472 A CN 104115472A
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Abstract

一种路由内容的方法，该方法包括从第一接口接收兴趣报文，其中所述兴趣报文包括带有第一内容名称的内容名称字段、目的地字段以及设置为广播的广播标志字段，其中所述广播字段指示所述第一接口以前是否接到过含有所述第一内容名称的请求，以及从第二接口接收数据报文，其中所述数据报文包括带有第二内容名称的内容名称字段、带有与所述第二内容名称关联的数据源标识的源字段和带有与所述第二内容名称关联的数据的数据字段。

Description

用于内容导向网络中可扩展路由的方法
相关申请案的交叉参考
本发明要求2012年2月16日由谢海永(Haiyong Xie)等人递交的发明名称为“用于内容导向网络中可扩展路由的方法(A Method forScalable Routing In Content-Oriented Networks)”的第61/559702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引用的方式全文并入本文本中。
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
基于名称的路由是网络路由的当前范例。基于名称的路由已服务于传统的“主机到主机”通信模型多年。名称导向网络的成就包括内容中心网络(CCN)和命名数据网络(NDN)。然而，近来出现了由“主机到主机”模型向“主机到内容”或“主机到信息”模型转变的范例。CCN和NDN尝试采用基于名称的路由来开启“主机到内容”通信模型，具体是通过使用有结构名称的内容对象。在基于名称的路由中，如CCN和NDN，拥有原始内容对象的内容源可将名称前缀公布于网络中。此种公告可通过域内路由协议，如开放式最短路径优先(OSPF)等，传播至整个网络。每个路由器中的转发信息库(FIB)可存储所述路由器可转发请求与特定名称前缀匹配的命名内容的消息至哪个接口(“端口”)。当收到名称前缀公告时，每个路由器可相应地更新对应的FIB。客户端可发送请求感兴趣内容的兴趣报文，网络可用所请求内容的数据报文予以响应。CCN和NDN也可使用其它组件，如内容存储器(CS)和待定兴趣表(PIT)。CS可用于存储可缓存内容对象以保证高效的内容分发，PIT可用于聚集请求同一内容的待定兴趣并将数据报文，如以多播方式，传播至请求客户端。
然而，CCN(和NDN)中的基于名称的路由也可能造成网络扩展问题。在当前CCN设计中，内容源(或者内容的第一跳路由器)必须通过域内协议(如OSPF)或者类似协议(如类似于互联网协议(IP)前缀如何发布于域内网中)传播至整个网络。这种方案在本文本中称为主动路由方案。然而，未来系统的不同名称前缀数量即使在高度聚集后预计也会很大。传播大量的名称前缀可能正是难题所在，因为这会使路由器过载并消耗相当大一部分带宽。此外，名称前缀数量可能为传统FIB可存储量级的数倍，因而FIB可能只存储名称前缀的一个子集或一部分。因此，FIB可能在其没有关于转发兴趣至何处的信息时缺失。此种缺失可能很常见，且基于名称的路由可能严重依赖备选方案，例如广播兴趣等，来处理FIB缺失，从而降低网络性能和用户体验。进一步地，CCN中采用的备选方案可能会成为路由器过载、网络带宽消耗过大以及网络性能降低的另一诱因。
现已提议重用域内路由协议(如能适应CCN的OSPF)来将名称前缀传播至域内网络中的所有路由器。然而，名称前缀的数量可能至少会以互联网中域名的规模来增加。重用类似OSPF这样的协议可能会进一步给网络扩展带来难题。例如，假设域名平均长度大约为16字节，大约5亿个域名的公告可产生8×109字节的流量。如果这些名称每隔1分钟发布一次，则对于每一个链路，周期性的主动公告消耗的平均带宽大约为1千兆比特每秒(Gbps)。此外，名称前缀的数量可能大于域名的数量，例如是域名数量的10倍，导致由名称前缀公告消耗的带宽高达约10Gbps。
发明内容
一方面，本发明包括一种路由内容的方法，该方法包括从第一接口接收兴趣报文，其中所述兴趣报文包括带有第一内容名称的内容名称字段、目的地字段以及设置为广播的广播标志字段，其中所述广播字段指示所述第一接口以前是否接到过含有所述第一内容名称的请求，以及从第二接口接收数据报文，其中所述数据报文包括带有第二内容名称的内容名称字段、带有与所述第二内容名称关联的数据源标识的源字段和带有与所述第二内容名称关联的数据的数据字段。
另一方面，本发明包括一种装置，该装置包括处理器，用于从第一转发接口(端口)接收兴趣报文，其中所述兴趣报文包括带有内容名称的内容名称字段，将所述内容名称和所述第一端口的标识添加到PIT中，从FIB中获取与所述内容名称关联的目的地，从可达性信息库(RIB)检索与通往所述目的地的传输路径关联的第二端口的标识，以及将所述兴趣报文转发至所述第二端口。
另一方面，本法明包括一种计算机程序产品，该产品包括存储在非临时性媒质上的计算机可执行指令，处理器执行这些指令时，会执行如下操作：从请求端口接收兴趣报文，其中所述兴趣报文包括带有内容名称的内容名称字段，在CS中检查与所述内容名称关联的记录，如果该CS记录存在，则从该记录发送数据至所述请求端口，如果该CS记录不存在，则在PIT中检查与所述兴趣报文关联的现存记录，如果该PIT记录存在，则丢弃该兴趣报文，如果该PIT记录不存在，则创建包含内容名称和所述第一端口的标识的PIT记录，检查FIB中与所述内容名称关联的FIB记录，其中所述FIB记录包括一目的地，如果该FIB记录存在，则从所述FIB中检索所述目的地，从RIB中检索与通往该目的地的路径关联的第二端口的标识，并将所述兴趣报文转发至所述第二端口；如果该FIB记录不存在，则将所述兴趣报文转发至多个相邻端口。
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描述CCN/NDN中的无响应兴趣(Interest Starvation)问题场景。
图2为一种内容路由器的一项实施例，该内容路由器用于执行一种内容导向网络中可扩展路由的方法的一项实施例。
图3示出可用于使能被动路由的兴趣报文和数据报文的实施例。
图4示出内容路由器从端口接收兴趣的一项实施例的流程图。
图5示出内容路由器接收返回数据的一项实施例的流程图。
图6示出所述被动路由方案的一项实施例中平均E2E时延的汇总结果。
图7示出所述被动路由方案的一项实施例中CS匹配比例的汇总图形化结果。
图8示出所述被动路由方案的一项实施例中FIB匹配比例的汇总图形化结果。
图9示出所述被动路由方案的一项实施例中广播报文数量随CS大小改变的情形。
图10示出所述被动路由方案的一项实施例中结果随FIB大小改变的情形。
图11示出所述被动路由方案的一项实施例中两者结合对广播开销减少的影响。
图12示出一种通用网络装置。
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。
本文公开在CCN和NDN等基于名称的网络中使能基于名称的被动路由以处理网络扩展难题的系统、方法和装置。本发明包括在系统架构中添加RIB以及修改FIB的语义。本发明进一步包括修改互联网报文和数据报文报文头以支持RIB/FIB变更。
传统内容路由器可包括索引、CS、PIT和FIB，其中所述FIB存储所需内容的名称前缀和转发信息。与传统内容路由器不同，此处公开的内容路由器的实施例(如图2所示的内容路由器200)，可包括RIB以发挥面向主机路由的优势。具体为，所述RIB可存储转发端口，所述转发端口可由所述内容路由器使用以到达网络中的任意路由器。在典型的域内网络中，路由器的数量可能不到千个。由于路由器使用本文本描述的域内路由协议来发布其名称，因此每个内容路由器能够独立创建本地RIB。如果任意RIB记录中可存在多个转发端口，多路径路由可能是可行的，然而，路由循环预防方案可替代使用。如果任意RIB记录中只能有单个转发端口，则路由可能为单路径路由，且CCN中潜在的多路径路由的优点可能会丧失。然而，其优点在于简化了路由和改善了可扩展性。另外，所公开的实施例可包括修改的FIB，其中每个FIB记录可存储一个名称前缀和该前缀的“路标”路由器的名称。配置有所公开的头信息的数据报文可携带源名称(或者中间路由器名称)。因此，当接收到此种数据报文时，内容路由器可相应地更新其FIB。CS和PIT可像典型CCN/NDN那样配置。
本发明包括使用这些或其他变更以产生被动路由方案，例如在一个方案中，仅当前缀兴趣注入网络中时，系统才使用被动公告公布名称前缀。主动公告可能会消耗相当大一部分网络带宽并导致路由器过载，结果，公布访问较少、很少访问或不访问内容的名称前缀会浪费网络带宽。被动路由方案可考虑内容流行度并可在有兴趣时提供公告。考虑流行度可进一步使该方案像缓存那样缓存路由记录，例如，通过动态清除冷门记录来为热门记录腾出空间。
图1示出了CCN/NDN100中的无响应兴趣问题场景。在CCN/NDN100中，10个网络节点102-120，如路由器、服务器、交换机等，通过连接122以所描述的方式彼此互联。图1进一步示出与节点106中的CCN/NDN相连的第一客户端124、在102中连接的第二客户端126以及在节点116中连接的内容源128。如图所示，第一客户端124可发送请求内容源128(如路由器或服务器等)拥有的内容的兴趣(如兴趣报文)至节点106。节点106可将所述兴趣广播至其相邻节点110、112和120。出于简洁考虑，到达内容源128的兴趣报文广播传送并未示出，因为他们可能到达他们的目的地，结果导致不能阐明无响应兴趣问题。
现讨论缺乏问题场景，一些兴趣报文在其“缺乏”前可能未到达内容源。缺乏指CCN/NDN中兴趣可能最终在PIT中待定的情况。当接收到与PIT中的待定兴趣请求相同内容的兴趣时，内容路由器可尝试通过追踪哪个端口发送该兴趣且不转发所述新接收到的兴趣来避免重复兴趣发送。当兴趣报文之前已经转发至网络节点，但所述兴趣对应的数据(如数据报文)(a)尚未在兴趣节点接收到，以及(b)尚未在相关网络节点上的PIT中超时时，可能会出现缺乏问题。例如，由第一客户端124发送的兴趣报文可分别到达远端节点102和114。节点102可通过节点106、110和108接收转发的兴趣。节点114可通过节点106、120和102接收兴趣报文。当分别接收和处理兴趣报文时，节点102和114均会有在其PIT中索引的待定兴趣。后续转发的兴趣报文，如从节点102转发至节点114的兴趣报文和从节点114转发至节点102的兴趣报文，会分别在节点114和102中的PIT中有匹配。由于待定兴趣的处理方式，当发现PIT匹配时，不会发生进一步的转发，例如将报文逆时针转发至节点108或110。当节点110后续接收到满足该兴趣的数据报文时，节点110不会转发该数据报文至节点108，因为未从节点108接收到兴趣报文。由于节点110不转发数据报文至节点108，节点108、114、102和120可能有PIT表项且未收到该数据。该情况在本文中称为无响应兴趣场景。
图2示出内容路由器200(例如图1中的网络节点102-120)的一项实施例，该内容路由器可设计为执行一种内容导向网络中可扩展路由的方法的一项实施例。内容路由器200可包括CS202、PIT204、FIB206、RIB208、索引表210和多个端口211，其中所述索引表210指向所述CS202、PIT204、FIB206和RIB208。所述CS202可包括用于存储内容名称的名称元件212和用于存储数据内容的数据元件214。PIT204可包括用于存储内容名称的名称元件216和存储端口211标识的请求端口元件218，所述端口211将兴趣报文转发至内容路由器200。PIT204可跟踪上行转发至内容源的兴趣报文的轨迹，以便下行发送数据报文至请求者。PIT204中的记录在用于转发匹配的数据报文之后即可删除。PIT204中记录从未发现匹配数据报文的兴趣的记录可在预定的时间段超时。FIB206可包括用于存储名称前缀的名称元件220和目的地列表元件222，该列表元件用于存储针对关联的名称前缀的“路标”路由器的标识。RIB208可包括目的地元件224和用于存储端口211的转发端口元件226，通过所述端口211可到达所需内容的存储目的地。索引210可包括类型元件230和指针元件228，用于索引所述CS202、PIT204、FIB206和RIB208。这些组件在入兴趣处理过程中的交互在图4和5下面进一步描述。
图3示出可用于使能被动路由的兴趣报文300和数据报文302的一项实施例。添加RIB和修改内容路由器(例如图2中的内容路由器200)中FIB的语义可能需要在传统的兴趣报文和数据报文中添加字段。传统的兴趣报文可不包含针对广播标识或目的地的字段。兴趣报文300可包含内容名称字段304、选择者字段306、目的地字段308、广播标识位310和特定场合字段312。内容名称字段304可存储兴趣报文300标识的内容的名称。选择者字段306可定义选择过程对输入的单个报文执行何种动作。如果目的地标识已知，目的地字段308可包含目的地标识。将广播指示位310设置为“1”可表示广播兴趣(B兴趣)，而将广播指示位310设置为“0”可表示非广播兴趣(NB兴趣)。NB兴趣值可按照路由器中FIB匹配设置。在知晓的情况下，内容路由器(例如图2中的内容路由器200)可将路由器名称填入NB兴趣内的目的地字段308中，所述路由器名称为与通往目的地或源的传输路径(即“路标”路线)关联的路由器的名称，例如最接近源的路由器。在B兴趣中，目的地字段308可为空，例如在目的地字段308中填入空值。现有技术已知，特殊场合字段312可包括鉴权协议中发布的随机或伪随机数字，以确保旧的通信在重放攻击中不能重用。
传统数据报文可能不包含标识数据源的字段。数据报文302可包含内容名称字段314、签名字段316、签名信息字段318、源字段320和数据字段322。源字段320可包含内容源标识，可为更新FIB提供参考。在一些实施例中，出于隐私保护的目的，源可模糊其自己的名称，例如细分其名称。进一步地，在一些实施例中可能有针对某一给定内容的多个源，且中间路由器可在源字段320中填写其自己的名称。
如图1所述，不满意的PIT匹配可导致未来兴趣无响应。该问题可由广播标识位310处理。缺乏的属性之一便是潜在环形拓扑，其中该环上的一些路由器(如图2中的节点108)按照其PIT策略禁止进一步转发兴趣。通过允许路由器(例如节点108)在一些条件下进一步转发B兴趣。在图1中，这可对应于从108转发至110和从114转发至102的B兴趣，即在顺时针方向和逆时针方向遍历环形拓扑。因此，一旦该环中的任一路由器接收到数据报文，所有其他路由器可最终清除对应的PIT记录。因此，当内容路由器从在即时路由器PIT(即使对应的内容正在待定)中不存在的端口中接收到B兴趣时，该兴趣仍然可进一步广播。
针对任意B兴趣，如果在CS中发现所需的内容，则最终以该发现的内容回复该兴趣。如果入端口没有以前的请求相同内容的请求消息且FIB(例如图2中的FIB206)没有所述请求内容的目的地信息，则可将其进一步广播。然而，如果FIB有目的地信息，则该兴趣可作为NB兴趣(例如通过更改广播标识位310和填写目的地字段)转发至通向目的地的端口(例如图2中的端口211).针对任意NB兴趣，由于目的地已经填写，可根据RIB(例如图2中的RIB206)直接以单播方式转发该兴趣。替代实施例可使用广播方法(如类似的原始CCN/NDN设计)转发该兴趣，例如在广播前将NB兴趣转换为B兴趣。然而，在这种实施例中，可能仍然需要中间路由器在发现CS匹配的情况下来直接回复内容数据。
图4示出内容路由器(如图2中的内容路由器200)从端口接收兴趣的一项实施例的流程图400。图4中的CS、PIT、FIB、RIB、索引和端口实质上与图2中的CS202、PIT204、FIB206、RIB208、索引210和端口210相同。在块402，内容路由器可从请求端口(例如图2中的端口211)接收兴趣(例如图3中的兴趣报文300)。在块404，在CS中查找内容名称(例如在图2中的名称元件212中)以确定所述内容名称在该CS中是否存在。如果存在，则内容路由器可从例如图2中的数据元件214接收数据并将数据报文转发至406中的请求端口。如果在块404返回否定结果，则在块408检查PIT查看该PIT中是否存在与该内容名称(例如在图2中的名称元件212中)关联的记录。如果记录存在，则在块410中PIT可添加该请求端口至与该内容名称关联的请求端口列表中，例如在请求端口元件218中。接着，在块422，内容路由器可等待数据返回，例如通过图3中的数据报文302。如果记录不存在，则在块412中，进程400添加包含内容名称和请求端口标识的新PIT记录。在块414，进程400检查该内容名称是否存在于FIB中，例如图2中的名称元件220。如果不存在对应该内容名称的记录，则内容路由器可将该NB兴趣转换成B兴趣并在块416将该兴趣广播至除该请求端口之外的所有相邻端口以及在422等待数据返回。如果FIB中不存在相应记录，则在418中内容路由器可从FIB目的地列表(例如图2中的目的地列表元件222)中获取目的地，并可检索例如存储在图2中的转发端口元件226中的RIB转发端口。在块420，进程400可将B兴趣转换为NB兴趣并转发该兴趣至RIB中列出的端口，以及在块422，等待数据返回。如前所述，PIT记录可能会在预定的广播和/或转发与数据返回之间的间隔内超时。
进程400作为算法表示的示例如下：
图5示出内容路由器(如图4中的内容路由器)接收返回数据的一项实施例的流程图500。图5中的组件实质上可与图4中的组件相同。进程500可开始于从端口(例如图2中的端口211)接收数据(例如图3中的数据报文302)。进程500接下来可以在PIT中检查内容以确定PIT中是否包含针对该数据的待定兴趣，例如在图2中的名称元件212中。如果PIT不记载任何兴趣端口，则在块506，内容路由器可丢弃该报文并在块508结束进程500。如果PIT记录存在，在块510，进程500可确定是否需要更新CS。如果需要更新，则在块512可添加记录至该CS，例如使用CS名称和图2中的数据元件212和214。如果CS不需要更新，则进程500可继续，且在块514，进程500可确定是否更新FIB。如果需要更新，则在块516，进程500可向FIB中添加记录，例如在图2中的名称和目的地列表元件220和222中。如果不需要更新，则进程500可继续。可选地，内容路由器可使用自己的名称更新报文中的源字段，例如图3中的源字段320。该名称也可以选择模糊化以达到保护隐私等目的。在块518，进程500可转发数据报文至PIT中存储的与所述命名数据内容关联的所有请求端口。在块520，进程500可在请求该命名数据内容的所有待定兴趣均满足时删除PIT记录，且进程500可在块508结束。
进程500的算法表示示例如下：
图6-11示出通过模拟来评估被动路由方案的一项实施例的图形化结果。该模拟使用Abilene域内网络拓扑。使用的不同内容的数量为150,000且这些内容的总量为150太字节(TB)。请求这些内容的兴趣(如图3中的兴趣报文300)的到达率符合泊松分布。简单起见，该模拟假设RIB(如图2中的RIB208)反应自展后的网络连通性，且PIT(例如图2中的PIT204)大到足以容纳该拓扑。请注意，CS(如图2中的CS202)的替换策略为最少使用频率(LFU)，FIB的替换策略为最近最少使用(LRU)或LFU。在主动路由方案的模拟实施例中，内容源每隔T＝1000单位时间主动公布其内容。其他实施例可包括不同的替换策略，允许一定级别类缓存行为来基于一些与记录相关的测量标准路由记录。例如，可采用大量先进的缓存算法，以允许FIB仅缓存流行名称前缀的下一跳信息，动态清楚“冷门”或不流行记录(例如具有相对较少的与内容关联的传输兴趣报文)来为与“热门”或更流行的内容关联的记录腾出空间。其他测量标准可包括可达性和FIB缺失等，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。
评估中使用如下三个标准：(1)平均端到端(E2E)时延，反映用户体验到的服务质量，(2)广播报文的总数，反映协议效率和设计的可扩展性，以及(3)CS和FIB匹配率。每次实验中，运行多轮模拟，每轮有400,000兴趣“请求”，且上报平均性能。如本文中采用的，CS大小比率(χ)为CS大小相对内容总量的比例。如本文中采用的，FIB大小比率(φ)为FIB大小相对名称前缀总量的比例。
图6示出平均E2E时延相对FIB大小比率φ的汇总结果600。FIB大小比率不断增大至1以展示明显趋势；实际上，φ可能很小。如图6所示，主动和被动χ＝0线在超过40毫秒(ms)时返回平均E2E时延，而其他改变χ值的模拟情况返回的平均E2E时延约为25ms。
图7示出CS匹配率的汇总结果。图8示出FIB匹配率的汇总结果。图7和8中的CS和FIB大小比率在0.005和0.140之间波动。在现实环境中这两个大小比率可能会很小。图7中，当χ≥0.10时，主动和被动场景的CS匹配率均接近100％，这符合按照Zipf分布的内容请求，以便大部分内容是“冷门”。图8中，当φ≤0.08时，被动LFU和LRU场景的FIB匹配率均成线性增长，且当φ≥0.08时，其比主动LFU和LRU场景的CS匹配率大约高700-900％。针对CS和FIB，优选LFU替换策略而非LRU。
图9示出评估实施例中发送报文数量随CS大小(FIB大小比率φ＝10％)改变的情形。图9中，在主动场景下增加CS大小会减少广播报文的数量，因为大CS会吸收更多的兴趣报文。然而，被动场景下广播报文的数量可能比主动方案下低二到三个量级。实际上，由于内容数量可能会更大，改善可能会更加高。
图10示出结果随FIB大小(CS大小比率χ＝10％)变化的情形。由于主动发布开销大，图10中示出的主动方案可能对FIB大小不太敏感。相反，被动方案可将广播报文减少大约二到三个量级，部分是因为FIB匹配后的兴趣处理。
图11示出两者结合对减少广播开销的影响。图中示出的曲线对应于FIB和CS大小同时变化时被动方案的性能。当CS大小很小(例如约为χ≤5％)时，增加FIB大小会改善系统效率。例如，将φ从0.02增加至0.08会使广播报文数量降低二到三个量级。当CS大小增至大约超过8％时，改善的量可能会降低。当请求内容集足够大时，任何单个路由器的CS不太可能缓存所有内容中8％或更多的内容。进一步地，CS大小既可影响E2E时延又可影响广播开销，而FIB大小只能影响后者。
图6-11示出的模拟结果表示E2E时延对CS大小比率敏感而对FIB大小比率不敏感。当CS大小比率超过一定门限(例如图7中的约20％)时，E2E时延可能不会进一步降低。在图6所述的情况下，主动和被动方案可能：(1)在平均E2E时延方面产生微不足道的差别，部分是因为内容源目的地是否已知，例如通过呈现与名称对应的FIB记录，或者(2)不会降低E2E时延，这是由于兴趣广播也可延最短路径到达内容源。这些结果进一步标明，在现实中的名称导向网络中，CS大小对E2E时延的影响更大于FIB大小对时延的影响。
如上所述，被动内容中心路由方案可处理域内网络的可扩展性难题。评估标明被动路由方案的报文数量可比主动方案的报文数量低二到三个量级，而同时保持大约同等级的用户体验到的E2E时延。CS大小比率既可影响E2E时延又可影响广播开销，而FIB大小比率只能影响后者。然而，当CS仅缓存一小部分内容时，增加FIB大小可能不可避免且可能导致广播数量降低二到三个量级。提出的方案也可处理无响应兴趣问题，并可有效减少FIB匹配后的广播兴趣。
本发明中描述的至少一些特征/方法可以在网络装置或组件中实施，例如网络节点或单元。例如，本发明中的特征/方法可以使用硬件、固件和/或安装在硬件上运行的软件来实施。网络装置/组件或单元可为通过网络传输帧的任意设备，例如交换机、路由器、网桥和服务器等。图12示出了网络节点1200的一项实施例，该网络节点可为通过网络传输和处理数据的任意设备。例如，网络节点1200可为内容路由器或上述CCN/NDN方案中的任意节点或路由器。网络节点1200可用于实施或支持上述自适应转发策略。网络节点1200可以包含一个或多个入端口或接口1210，所述入端口或接口耦合到接收器(Rx)1212，用于从其他网络组件接收信号和帧/数据。网络节点1200可以包括内容识别单元1220，用于确定将内容发送到哪些网络组件。内容识别单元1220可以使用硬件、软件或两者结合来实施。内容识别单元1220可包括通用处理器1225，该通用处理器可为专用集成电路(ASIC)或数字信号处理器(DSP)。网络单元1200还可以包括一个或多个出端口或接口1230，所述出端口或接口耦合到发射器(Tx)1232，用于将信号和帧/数据传输到其他网络组件。接收器1212、内容识别单元1220和发射器1232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1200的组件可按照图12所示进行布置。
内容识别单元1220也可以包括可编程内容转发平面块1228，以及可以耦合到所述可编程内容转发平面块1228的一个或多个存储块1222。可编程内容转发平面块1228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1220或网络单元1200中的内容表中。可编程内容转发平面块1228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1222中。可编程内容转发平面块1228随后可将缓存内容转发至用户。可编程内容转发平面块1228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1222可包括用于临时存储内容的缓存1224，例如随机存取存储器(RAM)。另外，存储块1222可以包含用于相对长久地存储内容的长期存储装置1226，如只读存储器(ROM)。例如，缓存1224和长期存储器1226可包括动态随机存取存储器(DRAM)、固态驱动器(SSD)、硬盘或其组合。值得注意的是，存储块1222可用于存储内容路由器(如图2中的内容路由器200)的内容，例如图2中的CS202、PIT204、FIB206、RIB208和/或索引210。
应理解，通过将可执行指令编程和/或加载至网络节点1200上，处理器1220、缓存1224和长期存储器1226中的至少一个被改变，将网络节点1200的一部分转换成特定机器或装置，例如本发明宣扬的拥有新颖功能的视频编解码器。通过加载可执行软件至计算机来实施的功能可以通过公知设计规则转换成硬件实施，这在电力工程和软件工程领域是很基础的。决定通过软件还是硬件来实施一个概念通常取决于对设计稳定性及待生产的单元数量的考虑，而不是从软件域转换至硬件域所涉及的任何问题。一般来说，经常变动的设计更适于在软件中实施，因为重新编写硬件实施比重新编写软件设计更为昂贵。一般来说，稳定及大量生产的设计更适于在硬件(如ASIC)中实施，因为硬件实施的大量生产较软件实施更为便宜。设计通常可以以软件形式进行开发和测试，之后通过公知设计规则转变成专用集成电路中等同的硬件实施，该集成电路硬线软件指令。由新ASIC控制的机器是一特定的机器或装置，同样地，编程和/或加载有可执行指令的电脑可视为特定的机器或装置。
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。应当理解的是，本发明已明确阐明了数值范围或限制，此类明确的范围或限制应包括涵盖在上述范围或限制(如从大约1至大约10的范围包括2、3、4等；大于0.10的范围包括0.11、0.12、0.13等)内的类似数量级的迭代范围或限制。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是从1％到100％以1％增量递增的变量，即，k是1％、2％、3％、4％、5％、……、50％、51％、52％、……、95％、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。除非另行说明，使用的术语“大约”表示其后数值的±10％的范围。相对于权利要求的任一元件使用的术语“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。广义术语如“包括”、“包含”和“具有”等的使用，应被理解为对窄义术语如“由…组成”、“基本上由…组成”以及“大体上由…组成”等的支持。本文所述的所有文档都以引用的方式并入本文中。
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。本发明的示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，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其他系统、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、设备或中间组件间接地耦合或通信。其他变化、替代和改变的示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 (20)

1.一种路由内容的方法，包括：
从第一端口接收兴趣报文，其中所述兴趣报文包括带有第一内容名称的内容名称字段、目的地字段和设置为广播的广播标识字段，其中所述广播字段指示所述第一端口以前是否接收过包含所述第一内容名称的请求；以及
从第二端口接收数据报文，其中所述数据报文包括带有第二内容名称的内容名称字段、带有与所述第二内容名称关联的数据源标识的源字段和带有与所述第二内容名称关联的数据的数据字段。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
转发兴趣报文至第三端口，其中所述第三端口的标识从关联于目的地的可达性信息库(RIB)记录中选择，且所述目的地从关联于所述第一内容名称的转发信息库(FIB)记录中的目的地列表中选择。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括转发所述兴趣报文前，将广播标识字段设置为非广播。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在内容存储器(CS)中查找与所述第一内容名称关联的记录；
如果该CS记录存在，则发送与该CS记录关联的数据至所述第一端口；
如果该CS记录不存在：
在待定兴趣表(PIT)中查找与所述第一内容名称关联的记录；
如果该PIT记录存在，则添加所述第一端口的标识至该PIT记录中；以及
如果该PIT记录不存在，则为所述第一内容名称创建一PIT记录。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：
在转发信息库(FIB)中查找与所述第一内容名称关联的记录；
如果该FIB记录不存在，则广播兴趣至多个端口；
如果该FIB记录存在：
接收至少一个关联于该FIB记录中列出的目的地的转发端口；以及
转发所述兴趣报文至所述至少一个转发端口。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一内容名称与所述第二内容名称相同，且不存在与所述第一内容名称关联的CS记录，进一步包括：
新建CS记录，其中所述CS记录包括所述第一内容名称和所述数据；以及
添加源标识至与所述第一内容名称关联的FIB记录中的所述目的地列表中。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述FIB记录存在，进一步包括基于与所述FIB记录关联的至少一个测量标准更新所述FIB记录。
8.一种装置，包括：
处理器，用于：
从第一转发接口(端口)接收兴趣报文，其中所述兴趣报文包括带有内容名称的内容名称字段；
将所述内容名称和所述第一端口的标识添加至待定兴趣表(PIT)；
从转发信息库(FIB)获取与所述内容名称关联的目的地；
从可达性信息库(RIB)中检索与通往所述目的地的传输路径关联的第二端口的标识；以及
转发所述兴趣报文至所述第二端口。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述兴趣报文进一步包括广播标识。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述处理器进一步用于从FIB接收到目的地后，将所述广播标识设置为非广播。
11.根据权利要求8所述的装置，其中所述处理器进一步用于等待接收包含与所述内容名称对应的数据的数据报文。
12.根据权利要求8所述的装置，其中所述目的地包括空值，且其中所述第二端口从多个可用网络路径中选择。
13.根据权利要求8所述的装置，其中所述处理器还用于：
从第三端口接收数据报文，其中所述数据报文包括带有内容名称的内容名称字段和带有数据的数据字段；
验证所述内容名称与PIT中的记录相关联；
检索与该记录关联的至少一个请求端口的标识；以及
将数据转发至所述至少一个请求端口。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述处理器进一步用于将所述内容名称和所述数据添加到内容存储器(CS)中。
15.根据权利要求8所述的装置，其中所述处理器进一步用于应用FIB中的替换策略，所述替换策略包括基于与FIB记录关联的至少一个测量标准来更新FIB记录。
16.一个计算机程序产品，包括存储于非临时性媒介中的计算机可执行指令，当处理器执行所述指令时，导致处理器执行如下操作：
从请求接口(端口)接收兴趣报文，其中所述兴趣报文包括带有内容名称的内容名称字段；
在内容存储器(CS)中查找与所述内容名称关联的记录；
如果该CS记录存在，则将数据从该记录发送至所述请求端口；
如果该CS记录不存在，则在待定兴趣表(PIT)中查找与所述兴趣报文关联的现存记录；
如果该PIT记录存在，则丢弃所述兴趣报文；
如果该PIT记录不存在，则创建包含所述内容名称和所述第一端口标识的PIT记录；
在转发信息库(FIB)中查找与所述内容名称关联的FIB记录，其中所述FIB记录包括目的地；
如果该FIB记录存在：
从FIB中检索所述目的地；
从可达性信息库(RIB)中检索与通往所述目的地的传输路径关联的第二端口的标识；
转发所述兴趣报文至所述第二端口；以及
如果该FIB记录不存在，则转发所述兴趣报文至多个相邻端口。
17.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其中所述兴趣报文进一步包括广播标识位。
18.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其中当FIB中存在与所述内容名称关联的目的地时，所述指令进一步促使所述处理器执行如下操作：
将所述广播标识设置为非广播；以及
应用FIB记录替换策略。
19.根据权利要求6所述的计算机程序产品，其中所述指令进一步促使处理器执行如下操作：
从第三端口接收数据报文，其中所述数据报文包括带有内容名称的内容名称字段、带有源标识的源字段和带有数据的数据字段；
在内容存储器(CS)中查找与所述内容名称关联的记录；
如果该CS记录存在，则丢弃所述数据报文；以及
如果该CS记录不存在，则新建包含所述内容名称和所述数据的CS记录。
20.根据权利要求19所述的计算机程序产品，其中所述指令进一步用于促使所述处理器将所述数据报文转发至与所述内容名称关联的PIT记录中的所有请求端口。
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