CN104604205A - 用于内容中心网络中自适应转发策略的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种命名数据网络(NDN)节点，该节点包括多个端口以及与所述端口耦合的处理器，所述多个端口中的每个端口与内容中心网络中的一个不同节点耦合，其中所述处理器用于探测每个所述端口针对兴趣的性能，所述兴趣与所述端口中的多个端口关联，所述端口标识下一跳，其中与所述兴趣关联的所述多个端口中的一个端口用于当所述NDN节点接收到所述兴趣时转发该兴趣，且所述多个端口中的一个端口基于选择机率来确定，所述选择机率从来自所述端口性能探测的反馈中确定。

Description

用于内容中心网络中自适应转发策略的方法和装置

相关申请案的交叉参考

本发明要求2012年11月9日由钱海洋(Haiyang Qian)等人递交的发明名称为“用于内容中心网络中自适应转发策略的方法和装置(Method and Apparatus for Adaptive Forwarding Strategies inContent-Centric Networking)”的第13/672924号美国临时专利申请案的在先申请优先权，该临时专利申请案要求2012年2月21日由钱海洋(HaiyangQian)等人递交的发明名称为“用于内容中心网络中自适应转发策略的方法和装置(Method and Apparatus for Adaptive Forwarding Strategies inContent-Centric Networking)”的第61/601321号美国临时专利申请案的在先申请优先权，该临时专利申请案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

内容导向网络(CON)、内容中心网络(CCN)和信息中心网络(ICN)可统称为命名数据网络(NDN)。这些网络中的内容路由器负责将用户请求及内容路由至合适的接收方。在NDN中，作为内容分发框架的一部分的每个实体都分配有在域范围内唯一的名称。这些实体可以包括视频片段或网页等数据内容和/或路由器、交换机或服务器等基础设施元件。内容路由器会使用名称前缀在内容网络中对内容报文进行路由，这些名称前缀可以是完整的内容名称或合适的内容名称前缀，而不是网络地址。在NDN中，包括发布、请求、以及管理(例如，签名、验证、修改、删除等)的内容分发可以基于内容名称而非内容位置来进行。NDN不同于传统互联网协议(IP)网络的一个方面在于，NDN能够将多个地理点互连，并临时缓存内容或更为持久地存储内容。这可以实现从网络而非初始服务器提供内容，因此可以显著改进用户体验。缓存/存储可以用于由用户提取的实时数据，或用于属于用户或第三方供应商等内容供应商的持久数据。

思科可视网络索引(Cisco Visual Networking Index)的一项预测表明在2015年互联网每5分钟将分发7.3拍字节的电影。然而，互联网是基于主机对主机模型设计的，不适用于需要支持一对多以及多对多传送的内容分发。另外，IP网络对功能移动性以及安全性的支持是有限的。当设备移动并进行切换时，传输控制协议(TCP)会话常常超时。由于IP地址的改变或由于网络拥堵等问题，业务发生中断。此外，思科的预测表明无线设备访问互联网产生的流量在2015年将超过有线设备的流量。

应当注意的是，在本发明中术语CON、CCN、ICN和NDN可互换使用，这是因为本发明公开的方法、系统和装置可彼此适用和合并。

发明内容

在一项实施例中，本发明包括一个命名数据网络(NDN)节点，该节点由多个端口组成，每个端口都与内容中心网络中的一个不同节点耦合，本发明还包括一个耦合在端口上的处理器，其中所述处理器用于探测每个所述端口针对兴趣的性能，所述兴趣与所述端口中的多个端口有关，其中所述端口标识出下一跳，其中与所述兴趣有关的多个端口中的一个被用于在NDN节点接收到所述兴趣时转发该兴趣，并且基于选择几率来确定所使用的端口，所述选择机率确定于所述端口性能探测的反馈。

在另一项实施例中，本发明包括一种网络节点中用于转发内容中心网络数据的方法，该方法包括将兴趣与网络节点中的多个端口进行关联，使用处理器探测每个端口与所述兴趣对应的探测兴趣，从而确定每个端口的性能表现，以及在端口探测反馈的基础上，更新对于转发信息库(FIB)兴趣的选择机率项。

在另一项实施例中，本发明包括一个网络节点，包括：多个端口，其中每个端口都提供一条通往对应节点的通信路径；一个控制平面路由层级，其中多个端口与对应于某个兴趣的内容名称前缀关联(在最长匹配方面)；一个探测引擎，用于探测对于每个端口的兴趣；以及包含策略信息的转发层，所述策略信息用于确定使用所述多个端口中的哪一个端口来转发对应于所述前缀的引入兴趣，其中所述策略信息根据探测结果而确定。

从结合附图和所附权利要求书进行的以下具体实施方式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为根据一项公开实施例所述的示例性网络节点的方框图，描述节点的转发平面(包括转发层和策略层)中的功能模块。

图2为一项实施例的示意图，描述常规兴趣和探测兴趣如何在NDN层以独立模式处理。

图3为一项实施例的示意图，描述传播探测/常规兴趣并使用广播选项以独立模式发送探测/常规数据的一个示例。

图4为一项实施例的示意图，描述传播探测/常规兴趣并以独立模式发送探测/常规数据的一个示例。

图5为一项实施例的示意图，描述在兴趣传播和数据返回期间记录时间戳的示例性方式。

图6为一项实施例的示意图，描述在兴趣传播和数据返回期间记录时间戳和平均队列时延的示例性方式。

图7为一项实施例的示意图，描述FIB中的前缀聚集。

图8为一项实施例所述的无线网络的示意图，在该无线网络中可实施所述自适应转发策略。

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节点，该网络节点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。

NDN通过路由标识内容对象的名称以及将内容对象与内容对象的位置去关联来处理信息传播问题。NDN路由器可具有待定兴趣表(PIT)、转发信息库(FIB)和内容存储器(CS)。开启NDN的设备可通过将包含内容名称的兴趣报文多播至网络中来查找最接近的内容副本。内容可位于生产者端的任意主机中或者缓存于NDN路由器的CS中。该特征使用户能够检索相同的内容而无需在网络中产生重复的流量。只要有一些用户检索过该内容，该内容可缓存在网络中并可由任意数量的用户提取。

鉴于相当大一部分的内容就流行度而言在本质上是动态的且不可预测的，NDN的一个技术难题便是网络中的内容放置和传播。例如，当用户请求检索命名内容时，该用户不知道谁预先请求过该相同的内容。此外，对于内容位置未知和动态流量的情况(例如车辆到车辆网络等临时(ad-hoc)无线网络)，由于移动性变更和参差的空中链路质量，这种情况会引入某些动态。NDN网络中不可预测的动态使得内容路由器很难确定转发请求所需内容的“兴趣”的最佳方向。该难题引发“策略层”的设计，该设计实施了机率智能函数和算法以帮助内容路由器确定NDN中内容检索和数据转发的最佳/次佳路线。

在NDN中转发的无环数据，可以针对FIB中的某个前缀，灵活选择端口列表中的接口(端口)，而这也是NDN的内在优点。本文中的术语，“接口”、“端口”、以及“端”可互换使用。关于如何使用该特征，可参见Jacobson等人发表的名为“网络命名内容(Networking Named Content)”(CoNEXT'09,ACM,Rome,Italy,2009)第1-12页中的策略层部分，该文章以全文引入的方式并入本文本中。转发策略可有两种实施方式，代表两个极端。第一种实施方式为通过所有端口同时广播兴趣，其中接受从最快的端口返回的数据，而丢弃从其它端口返回的数据。这样，最快的端口会自动被使用，且CCN路由器观测到的时延是最小化的。另外，可达到网络容错和自适应网络条件变更的目标。然而，这种不成熟的技术会导致在网络中产生过量的兴趣和数据副本。数据的多个副本会消耗带宽、增加网络时延并造成能源浪费。第二种实施方式为将兴趣单播至随机选择的端口，其中只有一个兴趣和数据的副本在网络中传输。然而，可能没有机制保证所选择的端口产生最佳的性能，例如最小时延和负载均衡。因此，一个可行的方案便是结合这两种极端情况的优点。

本发明公开了在现有技术的基础上改进NDN转发策略的方法、系统和装置。本发明公开了使用智能机率使能算法和协议的NDN策略数据转发层。所公开的策略层预计可比现有技术取得更好的结果。另外，可采用先进的技术将所公开的转发策略植入生产路由器中。本发明还公开一种用于将兴趣单播至当前具有最小时延(概率性地)的端口，同时探测其它潜在的最佳路径的方法、系统和装置。这样，时延和网络中每个请求对应的数据副本的数量均可最小化。为此，可增加更多的控制功能。另外，策略层中的选择偏好可自适应于网络条件的变更。在本发明中，术语“网络条件”可指代对路由器观测到的性能有所影响的所有因素。例如，这些因素可包括网络拓扑变更、节点/链路失败情况、流量模式、流量负载以及内容分发等。除这些因素外，由于缓存和NDN缓存管理策略，NDN中的内容分发也容易发生变更。因此，NDN中的网络条件比IP网络中的网络条件更具动态化。本发明公开的方法、系统和装置可使转发策略识别网络条件的变更。

下文描述了NDN中路由策略和转发策略之间的关系。在IP网络中，路由平面可负责查找最短路径，而转发平面只需要遵循该路径。然而，在NDN中，可向转发平面提供部分/全部分布式或集中式策略平面，从而可以实时进行智能转发的决策。在这种情况下，路由平面的作用被限制为获得前缀的可达性，以及对粗糙时间颗粒度(以每十秒为单位)变更网络条件作出反应，如长期网络拓扑变更。例如，对于特定前缀，可通过K-最短路径路由算法在路由平面填入端口列表；并且转发策略可从该端口列表中选择端口，以在精细时间粒度(以往返时间(RTT)为单位)内对网络条件变更做出反应。因此，转发策略对网络条件变更的响应要比路由平面更加敏锐。由于NDN的动态，值得拥有该两层级的“路由”机制：一个在控制平面路由层级，其中多个端口与每个前缀关联，另一个在转发平面，其中策略层级的决策会影响端口子集的决策，从而在针对有限网络和无线网络了解其网络状态的基础上，用于引入兴趣。

在本发明中，并行转发被称为多点广播，而兴趣请求转发的序列模式被称为单点广播，可摹拟出失败之后再试的行为。在CCNx的实施例中，实现了序列转发策略。有关PARC的CCNx实施方式的附加信息可在如下文章中获取：“NDN工程团队命名数据网络(NDN)工程(The NDN ProjectTeam Named Data Networking(NDN)Project)”(PARC技术报道(PARCTechnical Report)，NDN-001,2010年10月)。两者均以引用的方式并入本文本中，如同全文再现一般。在PARC的CCNx实施方式中，可生成一个随机数字作为RTT的预测时间的初始值。如果内容从与先前相同的端口返回，可逐渐减少预测时间直至超时发生，然后可重试端口列表中的下一端口并可增加预测时间。这样，端口的使用可与端口的时延成比例，即，引入最低时延的端口可能为使用最多的端口。然而，这种方法在端口时延接近时可能不会区分端口，且其对网络条件变更的适应性可能不够敏锐。

在本发明的实施例中，可通过探测其他潜在路径来协助转发策略。探测功能可负责按照预定的如时延等标准，通过获知网络条件(这在机器学习行话中也称为“加固学习”)来查找最佳端口。虽然在一项实施例中公开的转发策略使用的性能标准为时延，本发明所公开的方法、系统和装置很容易扩展以包括其他性能标准，也可更加详细的描述如下。转发功能可遵循由探测功能制定的决策。所公开的转发功能可对网络条件变更很敏锐，并可在网络中产生很少的流量花销。另外，流量可通过机率转发很好地自动均衡。所公开的方法、系统和装置可通过调整策略以及将策略与各种有线和临时(ad-hoc)情况下的网络情况相适应来灵活满足性能需要。例如，在实施例中，可同时将兴趣转发至多个端口以通过抵消网络流量负载来改善时延和可靠性。

实施例中，在每个NDN节点处，下一跳可由端口来标识。可采用特殊兴趣/数据来探测端口的性能(如时延)。可根据探测兴趣/数据的反馈，采用消耗中央处理单元(CPU)时间很少的高效算法来更新每个端口的选择机率。可根据选择机率来概率性地发送兴趣。

图1为一项实施例所述的示范性网络节点100的方框图，该方框图描述节点100的转发平面中的功能模块。节点100可包括转发层108中的转发信息库(FIB)110、选择概率计算器(SPC)120、探测引擎(PrE)106以及时延统计计算器(DSC)116。节点100可包括两个子层：一个为管理转发策略的策略子层122，另一个是转发子层108，该子层可包括实施策略层122的策略的FIB110。与目前的CCN提议相比，FIB110可修改以维护每个前缀的探测机率130、用于探测的每个端口的选择机率132、每个端口的概率134以及用于常规兴趣转发的关联策略136。PrE106负责发送探测兴趣、接收探测数据和后续处理。基于效率和花销之间理想的权衡，至少有三种使用探测的方式。在第一使用方式中，仅由边缘节点注入探测，中心节点则使用这些探测为核心节点FIB中的前缀来调整兴趣转发。边缘节点为位于域的边缘并与该域内的节点耦合的节点。在第二使用方式中，除边缘节点外，中心节点也可注入探测。在这种情况下，每个节点可使用其探测来更新其转发策略。第三中方式为使用以上两种情况的结合，其中所有的节点也使用彼此注入的探测来调整其本地转发策略。

PrE106可使用探测兴趣的转发频率和选择机率来生成探测兴趣。PrE106处理探测数据返回的信息并将最新的探测到的时延发送给SPC120和DSC116。同时，PrE106将探测到的启发112告知SPC120。选择机率132和134的计算和更新由SPC120来执行。SPC120使用时延统计、最新探测到的时延(由探测到的启发112调整)和本地启发118来计算选择机率132。用于计算选择机率的方法稍后在下文中提供。

为了在各种NDN环境中实际实施本发明所公开的方法，下表1中汇总了所有可调整参数，这些可调整参数确定与网络扩展性、花销和效率相关的方案属性。这些参数可调整(或调节)以优化不同NDN环境中本发明所公开的自适应转发策略的性能。

表1：可调参数列表

接下来描述探测兴趣的生成以及由中间节点处理的方式和使用探测兴趣和相关数据响应计算时延的方法。网络中的节点由i表示，其中i，i∈I＝{1，2，...，I}。节点i中的内容前缀由j表示，其中节点i中的前缀j的端口由k表示，其中也就是说，K_ij为节点i中的前缀j可以转发至的端口集。进一步地，前缀的统计可在任意层管理。出于简洁考虑，端口和节点的下标(及k_ij中的_ij)此处省略。除非另行说明，下标用于代表节点、内容前缀和端口。同时，除非另行说明，时间标签以遵循变量的一对插入语来表示。可调参数以希腊字母命名。均值和方差符号的例外也遵循该协定。

有两种模式可发起探测兴趣。第一模式为PeE106发起独立于常规兴趣的探测兴趣。此处，所述探测报文的目的不是提取内容而是查找通往内容的有效路径。这种模式可称为独立模式。另一种模式为对引入兴趣流量取样并采用该引入兴趣流量来探测其他路径。这种模式可称为从属模式。下文进一步描述所述独立模式。

与引入兴趣流量匹配的前缀可能会更加频繁的被探测到；一般来说，探测到的前缀的粒度可处于任意等级。由于探测机率直接反应FIB110的查找频率，因此前缀j的探测机率应当与前缀j被咨询传播的频率成比例。注意，咨询FIB110的频率可能与内容流行度没有直接的关系(大多数情况为没有，这是因为流行内容倾向于被存储在CS中)。探测频率可添加至FIB110中。在一种实施方式中，可为每个前缀保留一个计数器以及用于调整该计数器的合适的加权移动均值。在一个实例中，可采用指数加权移动均值(EWMA)以便前一计数器的权重成指数减少。用Δt表示连续转发两次请求节点i中的前缀j的时间间隔。因为该间隔是不确定的，在本发明中可用符号Δt表示两个事件之间的时间间隔。用c_ij(t)表示前缀j的前一转发计数器，则下一转发计数器c_ij(t+Δt)通过下式更新：

c_ij(t+Δt)＝α×c_ij(t)+(1-α)，

其中，α表示上一加权累计计数器的逐渐减少的权重。节点i中的所有其他前缀的计数器通过下式更新：

$c_{i\stackrel{\‾}{j}}(t+\mathrm{\Δt})=\mathrm{\α}\×c_{i\stackrel{\‾}{j}}\left(t\right),\stackrel{\‾}{j}\∈J_i\backslash j$

可以以不同的粒度对前缀探测机率进行更新。例如，可在每一次咨询前缀和每十次咨询前缀时更新。通过归一化最新计数器(由c_ij′表示)以超过节点i中的所有前缀的计数器的总和来计算前缀探测机率：

$q_{\mathrm{ij}}=c_{\mathrm{ij}}/\underset{j^{\′}\∈J_i}{\mathrm{\Σ}}{c}_{{\mathrm{ij}}^{\′}}$

发起探测兴趣的频率可基于网络稳定性进行调整。对于稳定的网络，频率应相对较低，而对于不稳定的网络，频率应相对较高。探测兴趣可根据端口选择机率通过一个端口进行概率性地单播，根据多个端口的选择机率通过多个端口进行概率性地多播，或者确定性地通过所有端口进行广播。上述三个选项分别称为单播、多播和广播选项。以单播、多播和广播的顺序而言，流量花销依次增加而对网络条件的敏感度(适应性地)依次提高。广播模式可用于探索新路径。从属模式下，探测活动适应前缀转发频率且不会对网络产生花销。从属模式不会使用前缀探测机率。

图2为一项实施例的示意图，示出常规兴趣和探测兴趣如何在NDN(CCN)层以独立模式进行处理。独立模式下，可在兴趣/数据中使用标记(例如比特)来标识该兴趣/数据为探测兴趣/数据。该比特可称为探测标识(PI)232和242。如果设置了PI242，则该兴趣/数据为探测兴趣/数据240。如果未设置PI232，则该兴趣/数据为常规兴趣/数据230。在CS210和220、PIT212和222以及FIB218和228中查找探测兴趣的顺序遵循如下文章中详细说明的顺序：“网络命名内容(NETWORKING NAMED CONTENT)”(作者JACOBSON等，CONEXT'09，ROME，ITALY，ACM，2009，第1-12页，下文以“JACOBSON”指代)。该文章以引入方式并入本文本中，如同全文再现一般。当收到兴趣230和240时，在CS210和220中查找精确匹配。如果找到该内容，CS210和220发送请求的数据。否则，节点202和204中的CCN层在PIT212和222中进行精确匹配查找，以了解另一请求相同内容的兴趣仍然活动。如果另一兴趣仍然活动，则将入端口添加至匹配的PIT212和222项中。如果为发现匹配的PIT212和222项，则在PIT212和222中创建新项并通过咨询FIB218和228以及对应的前缀转发策略来转发兴趣报文230和240。对探测兴趣240和对常规兴趣230的处理至少有两点区别。一个区别为同一前缀的探测报文240和常规报文230拥有其自己的PIT项214、216、224和226。在一项实施例中，两个PIT项214、216、224和226也可逻辑上独立以实现高效实施。如图2所示，探测报文的PIT项214、216、224和226可使用PI232和242标记(已使用PI比特标记为探测标识(PI)的兴趣)在PIT212和222中逻辑上独立开来。因此，PIT212和222可视为针对常规兴趣230和探测兴趣240具有不同的表格。针对探测兴趣240和常规兴趣230的PIT212和222分别由PIT-P214和224以及PIT-R216和226指定。对于探测兴趣240，返回的数据不包含真实数据静负荷以节约带宽。这种数据类型称为探测数据。当路由器接收到探测数据时，CS210和220不会更新。只有接收探测数据的时间由PRE来记载。如本文所述，除非有歧义或需要强调时，“常规兴趣/数据”中的术语“常规”省略。注意，在描述的实施例中，一个兴趣至一个数据范例在NDN中进行维护以维持流平衡。

从属模式下，取样的兴趣/数据同样由PI比特标识。除发送和接收时间由PRE记录外，取样的兴趣/数据与常规兴趣/数据的处理一样。

如果属于独立或从属模式操作的探测兴趣传播至上行节点且该上行节点也没有该内容，则继承PI的值并进一步传播至上行节点。

图3为一项实施例的示意图，描述传播探测/常规兴趣并使用广播选项以独立模式发送探测/常规数据的一个示例。从属模式行为相似。在该示例中，huawei.com/music/favorite上的兴趣从路由器-0 302表达。在某一瞬间，路由器-0 302中针对huawei.com/music/favorite的FIB320项可表示端口1在60％的时间内使用、端口2在10％的时间内使用且端口3在30％的时间内使用，其中端口1是与路由器-00 304的接口、端口2是与路由器-01 306的接口且端口3是与路由器-02 308的接口。为了探测端口性能，路由器-0302的PE设置兴趣中的PI比特并选择所有的端口进行探测。一旦上行路由器304、306和308接收到探测兴趣，该探测兴趣经兴趣处理标准程序来处理。因为路由器304和308的CS拥有该内容，所以路由器304和308以探测数据进行响应。由于路由器306没有该内容，因此其检查PIT。如果该项与PIT-P中的项完全匹配，则将该请求端口添加至路由器306的PIT-P中项的请求端口列表中。如果在路由器306的PIT-P中未发现匹配项，则在路由器306的PIT-P中创建一条新项并咨询路由器306的FIB。如果FIB中存在一条最长匹配项，则根据转发策略将探测兴趣进一步传播至路由器-010 310并继承PI。由于探测报文/数据为轻量级的，因此以独立模式探测所有端口是可行的。探测数据也可用于携带其他收集自数据源节点或其他在途节点的信息。

图4为一项实施例的示意图，描述传播探测/常规兴趣并使用广播选项以从属模式发送探测/常规数据的一个示例。在从属模式下，时间戳数据从常规兴趣和常规数据获取，所述时间戳数据表示兴趣到达路由器并从路由器返回所需的时间长度。由于没有在网络中插入附加兴趣或数据，因此该模式不会产生任何花销。然而，在一给定时刻端口信息的精确度可能不如预计的高，这是因为路由器-0 402中的FIB420项表明端口1在60％的时间内使用、端口2在10％的时间内使用且端口3在30％的时间内使用，导致一些端口的探测频率较低，其中端口1对应路由器-00 404、端口2对应路由器-01 406且端口3对应路由器-02 408。因此，兴趣在60％时间内发送至路由器-00 404、在10％时间内发送至路由器-01 406且在30％时间内发送至路由器-02 408。该示例中，路由器-00 404和路由器-02 408在路由器-00 404和路由器-02 408各自的CS中均存在与该兴趣对应的内容。路由器-01 406的CS不包含该内容，因此路由器-01 406接收到的兴趣首先与PIT进行匹配。如果发现匹配，则更新匹配到的PIT项。如果PIT中未发现匹配，则创建一条新PIT项并检查FIB。通过在FIB中查找最长匹配，所述兴趣可转发至路由器-010 410，在路由器-010410的CS中确实包含该数据。单播和多播选项情况相似。

表2概述了独立模式和从属模式的优缺点。一般来说，在不稳定网络中或流量非静止时，随着探测频率增加，精确度增加但花销也会增加。因此，要在性能和网络花销之间进行权衡。应牢记，大的网络花销会加重网络负载的负担且增加时延。

表2：独立模式和从属模式的优缺点

*以单播、多播和广播的顺序而言，引入网络中的流量花销增加而对网络条件的敏感度(适应性)提高。这些选项的使用独立于常规兴趣的投放方式。

**使用单播/多播/广播选项时常规兴趣会以所选方式相同的方式进行投放。

接下来描述获取发起探测兴趣的节点以及在从发起者到数据源的路径上的所有节点的“原始”RTT的方式。此处强调AntNet(Di Caro,2004)和本发明之间的区别。使用图5中的示例描述在兴趣传播和数据返回中记录时间戳的方式。以t_ij表示探测兴趣的时间戳而t′_ij表示在节点i接收到的针对前缀j的探测数据的时间戳。如图5上部所示，探测兴趣可由节点-1 502发起且发起探测兴趣的时间戳T_1J可记录在探测兴趣中保存的数据结构中。在节点-2 504、节点-3 506和节点-4 508，广播探测兴趣并在同一数据结构中记录接收探测兴趣的时间戳。当探测兴趣到达具有所述内容的节点(如图5中的节点-4 508)时，所述探测兴趣转换为探测数据且该探测兴趣内的数据结构由探测数据来继承。如图5的下部所示，由于CCN的固有设计，探测数据与探测兴趣所通过的路径相同。发起探测请求的时间戳t′_4j可由节点-4 508中的数据结构来记载。如果从接收探测兴趣到发起探测数据之间的处理时间可忽略，则t_4j＝t′_4j。接收探测数据的时间戳记录在返回探测数据的路径沿途的节点-3 506、节点-2 504和节点-1 502中的数据结构中。

探测到的源节点S中的内容J的时延与往返源节点S和目的地D的时间相等，可通过下式计算：

d_sj＝RTT_sd＝t′_sj-t_sj

另外，由于每个节点自主选择端口(根据选择机率)，中间节点I至目的地节点D的途中，相同内容J的时延通过以下公式计算：

d_ij＝RTT_id＝t′_ij-t_ij，i∈P_sd，

其中，P_sd表示包含从s到d的路径中的所有节点的集合。对于节点d，为从接收到兴趣到发起数据之间的处理时间。由于中间节点可利用节点I发起的探测兴趣，所以可收集中间节点至目的地的时延以更新选择机率(节点CPU可计算选择机率)。注意，由于内容位置的多样性、NDN的动态性以及概率选择性，这些节点可能不在通往来自节点S的常规兴趣请求的内容的路径上。根据探测兴趣发送至的节点，至少有三种替换选择：(1)只有边缘节点发送探测兴趣而中心节点利用边缘节点发送的探测兴趣；(2)所有的节点自主发送探测兴趣且不使用来自其他节点的探测兴趣(即，路径上的节点的选择机率不更新)；以及(3)所有节点发送探测兴趣并使用其他探测兴趣。最佳的选择取决于具体的网络设置。

上述计算的时延基于假设探测兴趣对应的内容未缓存至通往该内容的路径上的所有节点中的任一节点。这是一种主机导向测量。然而，如果数据在发送探测报文和接收响应这段时间内缓存，则该假设不成立。进一步地，此情况仅适用于从属模式，因为独立模式下探测数据不包含实际数据。如果数据缓存至任一下游节点而非响应该探测兴趣的节点，则可采用如下修改。如果内容j存储在节点i中，则用S_ij表示。记录在探测数据中的信息变为2元组：<t′_ijk，s_ij>。由于已知目的地节点在探测发生时包含该数据，所以s_dj≡1。内容j的探测到的时延可做如下调整：

$d_{\mathrm{ij}}={\mathrm{RTT}}_{{\mathrm{ii}}^{\&prime;}}={\mathrm{RTT}}_{\mathrm{id}}-{\mathrm{RTT}}_{i^{\&prime;}d}=(t_{\mathrm{id}}^{\&prime;}-t_{\mathrm{id}})-(t_{i^{\&prime;}d}^{\&prime;}-t_{i^{\&prime;}d}),i^{\&prime;}=\arg {\min }_{i^{\&prime;\&prime;}\&Element;P_{\mathrm{sd}}}\{s_{i^{\&prime;\&prime;}j}=1\},$

其中，返回存储请求的数据且最接近源节点s的节点。源-目的地节点可用于描述探测兴趣传播和探测数据返回的具体过程。要牢记，请求的是具体的命名内容而非具体的IP地址对应的节点。

计算和更新端口选择机率的算法特征在于“AAAA”属性：

1)精确(ACCURATE)：路径质量可以在概率意义上推断出。

2)敏锐(AGILE)：该算法可在某种程度上对网络条件变更比较敏感(流量模式、带宽使用和链接/节点错误等)。

3)熟练(ADEPT)：选择偏好的计算与更新应当足够快以避免选择偏好过时且探测兴趣和探测数据导致的花销应当最小化。

4)适应(ADAPTIVE)：由于NDN网络条件为动态的(例如，流量可能随用户行为而波动)以及目的固有矛盾(如更加频繁的发送探测兴趣可提高偏好的精确性但同时也会占用更多带宽)，算法应向网络操作员提供可调参数以满足其需要。

FIB中的每项(或从其中继承的每项)可维护时延(μ_ij和σ_ij)的均值和方差，以便知晓平均时延信息和时延稳定性。当从任意端口k接收到探测数据时，FIB更新前缀j的μ_ij和先前和最新信息可通过使用移动窗口进行区别加权。在一项实施例中，可采用EWMA来计算咨询FIB的频率。使用μ_ij(t)表示路由器i中的项j在时刻t的均值且μ_ij(t+Δt)表示下一探测数据返回时(如时刻t+Δt)更新的均值。假设探测数据来自端口k，在时刻t+Δt探测的时延为d_ijk(t+Δt)，则时延均值的更新可通过下式计算：

μ_ij(t+Δt)＝η×d_ijk(t+Δt)+(1-η)×μ_ij(t)，

其中，η可与自上次更新后逝去的时间成比例，因为逝去时间越久，历史信息的可信度越低或者η可为一常量。相似地，方差的更新可通过下式计算：

${\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{ij}}^2(t+\mathrm{\&Delta;t})=\mathrm{\&eta;}\&times;{(d_{\mathrm{ijk}}(t+\mathrm{\&Delta;t})-{\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{ij}}\left(t\right))}^2+(1-\mathrm{\&eta;})\&times;{\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{ij}}^2\left(t\right)$

某一路由器中的某一前缀的统计模型可由来自对应该前缀和路由器的所有端口的探测数据(从属模式下的常规数据)来更新。

如果η为常量，根据DI CARO,2004中的报道，有效的窗口大小w_e可约为5/η。可为η选择一常量值，因为更新频率高到足以忽略逝去时间这一因素。d_ijk(t+Δt)为端口k的RTT实时测量，该端口k的选择是为了发送探测兴趣。仅根据端口被选择这一实时并不能断定该端口的好坏，因为没有其他端口RTT用来比较。(广播选项为一例外)。然而，对于该端口应当加强多少的测量值，可通过比较所探测的RTT与RTT的统计信息来获取。也就是说，质量越好的端口，越需要加强。该参数可称为加强系数，并可由r_ijk表示。端口k对节点i中的前缀j的加固可为最近探测到的端口k的时延和时延统计的函数，更具体为，时延的均值和方差。

为了将加固应用于返回探测数据的端口的好的一面，该端口可与最近探测到的时延成反比加固。即，小时延会促使更强的加固。另外，加固应与探测到的时延的稳定性成正比，该探测到的时延与特定窗口大小内的离散相关。换句话说，该因素指示该探测到的时延的可信度。可直接使用DI CARO,2004中的R函数，因为在测试过最近时延和时延统计的不同线性、二次方程式和双曲线组合后，该函数为上报的最佳函数。任何其他考虑上述两个因素来计算加固的替代选择也是可能的。DI CARO,2004中对加固函数的定义描述如下，本文对该函数做了一些修改、定制和附加评论。

用表示在时刻t+Δt节点i中的前缀j的最佳时延，该最佳时延通过大小为w_s的移动窗口观察得到，w_s由下式计算：

w_s＝5φ/η，whereφ≤1

因此，该窗口的最佳时延也需要维护。可用于将有效窗口大小调整为短期观察窗口大小。因此，估算时延的下限由给出，而预估时延的上限则由下式给出：

${\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{ij}}(t+\mathrm{\&Delta;t})+(1/\sqrt{(1-\mathrm{\&gamma;})})\&times;({\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{ij}}(t+\mathrm{\&Delta;t})/\sqrt{w_s})$

其中0≤γ＜1，表示可信度。可信度决定估算的精确度。估算时延的上限源自Chebyshev不等式，该不等式给出大概的上限且无需具体的分布，这点很有用，因为确定时延的分布很难或者不可能。上限和下限之间的差值为估算的最大离散(具有可靠区间γ)θ_ij(t+Δt)：

${\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ij}}(t+\mathrm{\&Delta;t})={\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{ij}}(t+\mathrm{\&Delta;t})+(1/\sqrt{(1-\mathrm{\&gamma;})})\&times;({\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{ij}}(t+\mathrm{\&Delta;t})/\sqrt{w_s})-{\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{ij}}^{*}(t+\mathrm{\&Delta;t})$

加固r可定义如下：

$r_{\mathrm{ijk}}(t+\mathrm{\&Delta;t})=\mathrm{\&beta;}\&times;\frac{{\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{ij}}^{*}(t+\mathrm{\&Delta;t})}{d_{\mathrm{ijk}}(t+\mathrm{\&Delta;t})}+(1-\mathrm{\&beta;})\&times;\frac{{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ij}}(t+\mathrm{\&Delta;t})}{{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ij}}(t+\mathrm{\&Delta;t})+(d_{\mathrm{ijk}}(t+\mathrm{\&Delta;t})-{\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{ij}}^{*}(t+\mathrm{\&Delta;t}))},$

其中0≤β≤1，权衡两个算项。针对不同网络条件，β可调。第一算项反应第一因素(即，与短期窗口中的最佳时延相比，探测时延如何好)。可见，第一算项与最佳平均时延成比例，而与新探测的时延成反比。第二算项估算短期窗口中探测的时延的稳定性。清晰起见，第二算项转换为明显地，探测时延的最新观察的离散(d_k-μ^*)与估算的最大离散(θ)之间的比率越小，该术语就会越大。由于估算的最大离散反应大小为w_s的窗口中的网络稳定性，而最新观测的离散反应探测时延和最佳时延的距离，第二算项参考网络稳定性和新探测的时延之间的比率来评估加固。然而，当第二算项的分母为0时应当注意。

作为一个选项，其可提高性能以奖励高的加固而贬抑低加固。ANTNET使用挤压函数来实现此目的。也可使用其他替代函数。挤压函数有下式给出：

$s\left(x\right)={(1+\exp \left(\frac{a}{x\&times;K}\right))}^{-1},0<x\&le;1,a\&GreaterEqual;0,$

其中，K为某节点中某一前缀的端口数量，而通过参考K增加加固争论统一选择机率的趋势(该趋势随K的增加而增加)。挤压后的加固由下式给出：

r_ijk(t)←s(r_ijk(t))/s(1).

可见，如果加固变为1，则该端口的选择机率为100％。100％的选择机率使得不能探索其他替代端口。为避免加固变为1，可采用加固门限(由γ表示)或者机率门限(由π表示)。

最后，考虑发起探测兴趣的选择机率。在路由器i中，前缀j的端口k在时刻t的选择机率由p_ijk(t)表示。节点i中的前缀j的所有端口在时刻0的选择机率均初始化为相等的值：

p_ijk(0)＝1/K_ij，

其中，K_ij为节点i中的前缀j的端口数量。每次从任意端口k返回针对前缀j的探测数据时，该前缀的所有端口的选择机率可增加。

如果探测数据在经过Δt后返回，端口k的选择机率可通过下式更新：

p_ijk(t+Δt)＝p_ijk(t)+r_ijk(t+Δt)(1-p_ijk(t)).

除k之外的所有其他端口的选择机率有下式给出：

$p_{\mathrm{ij}\stackrel{\&OverBar;}{k}}(t+\mathrm{\&Delta;t})=p_{\mathrm{ij}\stackrel{\&OverBar;}{k}}\left(t\right)-r_{\mathrm{ijk}}(t+\mathrm{\&Delta;t})\&times;p_{\mathrm{ij}\stackrel{\&OverBar;}{k}}\left(t\right),\&ForAll;\stackrel{\&OverBar;}{k}\&Element;K_{\mathrm{ij}}\backslash \left\{k\right\}.$

独立模式下，常规兴趣的选择机率独立于探测兴趣。因此，可利用此点通过下式压低低机率来避免为常规兴趣选择非常糟糕的端口(概率性地)：

${\tilde{p}}_{\mathrm{ijk}}\left(t\right)=p_{\mathrm{ijk}}^{\mathrm{\&epsiv;}}\left(t\right),$

其中，ε为一参数，用来调节将低机率降低多少。DI CARO,2004中标明ε为1.4。使用p′_ijk(t)表示独立模式下常规兴趣的选择机率。其通过标准化给出：

$p_{\mathrm{ijk}}^{\&prime;}\left(t\right)=\frac{{\tilde{p}}_{\mathrm{ijk}}\left(t\right)}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{k^{\&prime;}\&Element;K_{\mathrm{ij}}}{\tilde{p}}_{{\mathrm{ijk}}^{\&prime;}}\left(t\right)}$

独立模式下探测兴趣的选择机率不应压低。从属模式下，由于选择机率在探测和常规兴趣之间共享，因此不可使用该压低技术。

现讨论实施策略，实施策略指由转发策略自身或者路径上的节点定义的策略。例如，转发策略可将兴趣概率性地转发至n个端口以改善韧性和时延。(增加流量也会对时延有负面影响)。探测兴趣和探测数据可用于携带路径上节点的实施策略。例如，路径中的节点可使用探测兴趣和探测数据来明确通知原始节点这些节点的可用性。路径中节点的可用性在不同时刻可能不同。当节点上的链路使用或服务负荷等本地状态超过一定门限，则该节点可设为不可用。可在探测兴趣和探测数据中携带的数据架构中添加一新字段来指定节点的可用性。路径上任何标记为不可用的节点将实施将端口的选择机率重置为0。用P_ijk表示通过端口k从节点i请求内容j的路径上的所有节点的集合。用a_ijki′表示属于P_ijk的节点i′的Boolean可用性符号。也就是说：

$\underset{i^{\&prime;}\&Element;P_{\mathrm{ijk}}}{\mathrm{\&Pi;}}{a}_{{\mathrm{ijki}}^{\&prime;}}=0\&DoubleRightArrow;q_{\mathrm{ijk}}=0.$

注意P_ijk，a_ijki′和q_ijk取决于时间。因此，如果沿路的任何节点不可用，选择机率强制设置为0。出于简洁性考虑，此处省略时间域符号。任何本地或非本地实施策略可很容易添加至公开的转发策略中。这对于具有动态拓扑的AD-HOC网络尤其有用

现讨论多个度量标准，“原始”时延可用作单个度量标准来计算目前的选择机率。该单个度量标准可通过使用加权探测度量标准的复合函数来扩展以包括多个度量标准。假设待考虑的度量标准集为M，用d_ijkm表示度量标准m的统计值，用d_ijk表示通过端口k请求内容j的节点i中的所有度量标准的复合值，并用ρ_m表示度量标准m的权重。因此：

$d_{\mathrm{ijk}}=\underset{m\&Element;M}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&rho;}}_m{d}_{\mathrm{ijkm}},\mathrm{where}\underset{m\&Element;M}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&rho;}}_m=1.$

本地统计也可参考复合度量标准获得。选择机率的其他计算和更新可遵循上述相同程序进行。在一项实施例中，为避免修改公式来测量路径的优度，参照度量标准与路径优度的关系，其他度量标准可与时延度量保持一致。即，度量标准可与路径优度成反比。大部分度量标准(如链接使用和业务负载等)都属于这种情况，并且与其属性相符。如果该度量标准不符合其属性，则可做适当的转换，如取其倒数。

现讨论快速探测，在独立模式下，探测兴趣/数据可与常规兴趣/数据共享相同的队列。一个效果便是这些探测兴趣/数据报文经历与并发的常规兴趣/数据报文相同的时延。因此，探测的时延精确反应常规兴趣和数据的时延。一个缺点是探测兴趣经历与常规兴趣和数据共享的队列。当由时延由探测返回时，网络条件可能已经变更。在高度动态的环境中情况更是如此。可使用优先队列等QoS策略来探测此种环境中每个节点内的兴趣/数据。这点与电信网络中的控制消息专用信道相似。

快速路径中的时延可能经历与常规路径相同的传播时延、发送时延和节点处理时延。然而，两者的队列时延不同。因此，计算选择机率时，可考虑常规路径的队列时延。可采用简单M/M/1模型来基于带宽和报文到达率粗略估计每一跳的平均时延。用B_e表示链接e的带宽。用b_e表示该链接中的数据流量的平均报文大小。用a_e表示链接e处的平均到达率。该信息可在每个节点的本地获取。平均时延可由下式给出：

$l_e=1/(\frac{B_e}{b_e}-a_e).$

往返路径内的总平均队列时延为该往返路径中所有链接的总和：

$l_{\mathrm{ijk}}=\underset{e\&Element;P_{\mathrm{ijk}}}{\mathrm{\&Sigma;}}{l}_e.$

在一些实施例中，M/M/1模式可能无法实现。然而，在数据包可达性和业务分布时，针对合理复杂性的该模式是能够做到的最近似值。在每个节点中，平均时延可推送至数据结构。图6在图5基础上修改，并示出平均队列时延也推送至探测兴趣和数据内的数据结构中。

独立模式下探测时延和估算队列时延的复合度量标准的计算也在多度量标准情况的范畴内。用表示复合度量标准，则：

${\hat{d}}_{\mathrm{ij}}=\mathrm{\&rho;}\&times;d_{\mathrm{ij}}+(1-\mathrm{\&rho;})\&times;l_{\mathrm{ij}},\mathrm{where}0\&le;\mathrm{\&rho;}\&le;1.$

参数ρ用于调整快速路径的探测时延以及常规路径的估算队列时延的权重。

关于路径开发，在NDN中，新节点可能曾缓存过所请求的内容。然而，直至路由平面汇集且更新FIB之前，转发策略平面可能无法获取该新信息。在高度动态的网络环境中，该时间差可能会降低网络性能。转发策略也可接管部分路径发现功能。

可周期性广播探测兴趣。其与广播选项相同。如果发现优度的新路径，转发策略可在对应的FIB项中添加新端口。由于路径探索频率可能导致“兴趣泛滥”，所以不同网络环境下的路径探索频率可调。

现讨论前缀聚集，为包含FIB的大小，并考虑内容空间，FIB中的单名称前缀可总结若干内容对象。该机制交由上行节点来将兴趣分散至其内容源。当探测到被聚集的名称/前缀的路径时出现问题。在图7描述的示例中，用户请求路由器-0中的/huawei.com/sc/movies/toy_story_1。该请求与聚集的项/huawei.com/sc/movies最长匹配。图7示出了FIB702中路由器-0的选择机率704。假设经由端口01的探测时延最少。因此，随着越来越多的探测将其加固，端口01的选择机率不断增加。然后可更新选择机率表708，如图7所示。现假设用户请求路由器-0中的/huawei.com/sc/movies/toy_story_2。该请求再次与同一聚集项/huawei.com/sc/movies最长匹配。基于选择机率，兴趣更频繁地送往路由器-00(在概率意义上)。假设从路由器-01提取内容的实际时延更低，但是/huawei.com/sc/movies/toy_story_1的选择机率阻碍路由器-0从路由器-01提取。因此，有可能需要在该前缀内容兴趣请求流量的基础上，将FIB项细分成若干粒度项。图7示出了路由器-0的去聚集FIB706。因为所述去聚集为逐层进行，所以FIB项的增加是逐渐执行的且内容项的数量按从中心到边缘的顺序逐渐减少。因此，该修改不会显著增加FIB的大小。

现在讨论通过探索NDN策略层的多个端口来实现可靠传输。估算时延(RTT)在时延统计计算器中计算。该估算时延可用作触发通过下一最高机率端口来重新发送兴趣的超时间隔。

在一项实施例中，公开的自适应转发策略可用于在链路质量不同的无线场景中的内容传播。图8为一项实施例所述的无线网络800的示意图，可在该网络系统中实施所述的自适应转发策略。无线网络800可包括多个开启无线通信的车辆802、互联网804、无线移动设备806和基站808。网络800的组件可按图8所示进行部署。可实施所述自适应转发策略的无基础设施情况包括临时(ad hoc)网络以及车辆802到车辆802通信。所公开的自适应转发策略也可和基础设施一起使用，如多家庭场景。在一项实施例中，公开的自适应转发策略可提供若干可调参数，如滑动窗口中最新探测的度量标准的权重、非滑动窗口的历史观测窗口大小以及新探测的度量标准和网络稳定性的权重等。

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NDN方案中的任意节点或路由器。网络节点900可用于实施或支持上述自适应转发策略。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。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，且能够以临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可包括动态随机存取存储器(DRAM)、固态驱动器(SSD)、硬盘或其组合。

上述网络节点和设备可在任意通用网络节点上实施，例如拥有足够的处理能力、内存资源和网络吞吐量能力来处理置于其上的必要工作量的计算机或网络节点。图10示出一种典型的通用网络节点1000，该网络节点适用于实施本发明公开的一项或多项实施例。网络节点1000包含处理器1002(可以称为中央处理器单元或CPU)，所述处理器与包含以下项的存储设备通信：辅助存储装置1004、只读存储器(ROM)1006、随机存取存储器(RAM)1008、输入/输出(I/O)设备1010，以及网络连接设备1012。处理器1002可以作为一个或多个CPU芯片实施，或者可以为一个或多个专用集成电路(ASIC)或数字信号处理器(DSP)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，用于数据的非易失性存储，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。对ROM1006和RAM1008的存取通常比对辅助存储器1004的存取要快。网络组件1000可实施任意上述软件补丁升级方法和系统。处理器1002可实施上述端口机率确定。

网络连接设备102可包括多个端口。网络连接设备312可用作通信设备300的输出和/或输入设备。网络连接设备312可为如下形式：路由器、调制解调器。调制解调器银行、以太网卡、通用串行总线(USB)接口卡、串行接口、令牌环卡、光纤分布式数据接口(FDDI)卡、无线局域网(WLAN)卡、无线收发器卡和其他公知网络设备，其中所述无线收发器卡包括码分多址(CDMA)、全球移动通信系统(GSM)、长期演进(LTE)、全球微波接入互操作性(WiMAX)和/或其他空中接口协议无线收发器卡。这些网络连接设备312可使处理器302能与互联网和/或一个或多个内网和/或一个或多个客户端设备进行通信。网络互联设备312可包含多个天线。

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R₁和上限R_u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＝R_l+k*(R_u-R_l)，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，否则使用术语“约”是指随后数字的±0％。相对于权利要求的任一元件使用术语“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。使用如“包括”、“包含”和“具有”等较广术语应被理解为提供对如“由…组成”、“基本上由...组成”以及“大体上由…组成”等较窄术语的支持。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，且权利要求书为本发明的实施例。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 (33)

1.一种命名数据网络(NDN)节点，包括：

多个端口，每个所述端口耦合至内容中心网络中不同的节点；以及

耦合在所述多个端口上的处理器，其中所述处理器用于探测每个端口针对兴趣请求的性能表现，其中所述兴趣请求与所述端口中的多个关联，

其中，下一跳由所述端口来标识，

其中，与所述兴趣关联的所述多个端口中的一个端口用于在所述NDN节点接收到所述兴趣时转发所述兴趣；

其中，使用的所述多个端口中的一个端口是基于选择机率来确定，所述选择机率从所述端口性的能探测的反馈中确定。

2.根据权利要求1所述的NDN节点，进一步包括：

转发信息库(FIB)，用于保存多个前缀中的每个前缀的探测机率、每个端口每个前缀的选择机率以及用于常规兴趣转发的关联策略。

3.根据权利要求1所述的NDN节点，其中所述NDN节点为一个核心节点，且所述NDN节点使用其自身的探测来更新其FIB和转发策略。

4.根据权利要求1所述的NDN节点，其中所述NDN节点为一个核心节点，且所述NDN节点利用边缘节点注入的探测来调整其FIB和本地转发策略。

5.根据权利要求1所述的NDN节点，其中所述NDN节点使用其自身的探测和网络中由该网络中的其它节点注入的探测来更新其FIB和本地转发策略。

6.根据权利要求1所述的NDN节点，其中所述NDN节点耦合至有线网络、无基础设施网络、或者临时网络。

7.根据权利要求1所述的NDN节点，其中所述处理器用于在前缀j的探测数据从端口k返回后更新所述选择机率，端口k的所述更新后的选择机率可由下式给出：

p_ijk(t+Δt)＝p_ijk(t)+r_ijk(t+Δt)(1-p_ijk(t))，

其中，p_ijk(t)为路由器i的端口k处前缀j在时刻t的所述选择机率，p_ijk(t+Δt)为路由器i的端口k处前缀j在时刻t+Δt的所述更新后的选择机率，且r_ijk(t+Δt)为表示端口k对于节点i中的前缀j的可取性的加固因素。

8.根据权利要求7所述的NDN节点，其中所述挤压加固值r由下式给出：

r_ijk(t)←s(r_ijk(t))/s(1).

上式中，r_ijk(t)为加固值，s(r_ijk(t))为r_ijk(t)函数的挤压函数，且s(1)为1函数的挤压函数，其中所述挤压函数压缩低加固值和扩展高加固值。

9.根据权利要求8所述的NDN节点，进一步包括加固门限或者机率门限以避免某一端口的所述选择机率为100％。

10.根据权利要求8所述的NDN节点，其中所述加固值r由下式给出：

$r_{\mathrm{ijk}}(t+\mathrm{\&Delta;t})=\mathrm{\&beta;}\&times;\frac{{\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{ij}}^{*}(t+\mathrm{\&Delta;t})}{d_{\mathrm{ijk}}(t+\mathrm{\&Delta;t})}+(1-\mathrm{\&beta;})\&times;\frac{{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ij}}(t+\mathrm{\&Delta;t})}{{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{ij}}(t+\mathrm{\&Delta;t})+(d_{\mathrm{ijk}}(t+\mathrm{\&Delta;t})-{\mathrm{\&mu;}}_{\mathrm{ij}}^{*}(t+\mathrm{\&Delta;t}))},$

其中，反应第一因素：与短期窗口中的最佳时延相比探测时延如何好，其中第二算项评估探测的时延的稳定性和短期窗口中的网络稳定性。

11.根据权利要求1所述的NDN节点，进一步包括：

探测引擎(PrE)用于发送探测兴趣、接收探测数据和后续处理探测数据和探测兴趣。

12.根据权利要求1所述的NDN节点，进一步包括：

选择机率计算器(SPC)，用于从PrE接收最新时延。

13.根据权利要求7所述的NDN节点，其中所述PrE发送最新时延至时延统计计算器(DSC)。

14.根据权利要求1所述的NDN节点，其中所述探测兴趣/数据与常规兴趣/数据共享同一队列。

15.根据权利要求1所述的NDN节点，其中所述处理器进一步用于确定估算时延，所述估算时延用作触发通过下一最高机率端口重新发送所述兴趣的超时时间。

16.一种在网络节点中用于在内容中心网络中转发数据的方法，包括：

将兴趣与网络节点中的多个端口关联；

使用处理器通过与所述兴趣对应的探测兴趣来探测每个端口以确定每个端口的性能；以及

基于探测端口返回的反馈，更新转发信息库(FIB)中兴趣对应的选择机率项。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：当网络单元的内容存储器中不包含对应于请求兴趣的内容时，基于选择机率，通过发射器转发在网络单元处接收的请求兴趣。

18.根据权利要求16所述的方法，其中端口k的更新后的选择机率由下式确定：

p_ijk(t+Δt)＝p_ijk(t)+r_ijk(t+Δt)(1-p_ijk(t))，

其中，p_ijk(t)为路由器i的端口k处前缀j在时刻t的选择机率，p_ijk(t+Δt)为路由器i的端口k处前缀j在时刻t+Δt的更新后的选择机率，且r_ijk(t+Γt)为表示端口k在时刻t+Δt的可取性的加固因素。

19.根据权利要求18所述的方法，其中除端口k之外其他端口的更新后的选择机率由下式确定：

$p_{\mathrm{ij}\stackrel{\&OverBar;}{k}}(t+\mathrm{\&Delta;t})=p_{\mathrm{ij}\stackrel{\&OverBar;}{k}}\left(t\right)-r_{\mathrm{ijk}}(t+\mathrm{\&Delta;t})\&times;p_{\mathrm{ij}\stackrel{\&OverBar;}{k}}\left(t\right),\&ForAll;\stackrel{\&OverBar;}{k}\&Element;{\mathrm{\&kappa;}}_{\mathrm{ij}}\backslash \left\{k\right\}.$

20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括确定与通往目的节点d的路径上的中间节点m中的前缀j关联的内容的时延d_mj，以更新选择机率，其中所述时延d_mj由下式给出：

d_mj＝RTT_md＝t′_mj-t_mj，

其中，P_sd表示包含从s到d的路径中的所有节点的集合。

21.根据权利要求16所述的方法，进一步包括从探测获取多个探测度量标准，其中对所述多个度量标准进行加权和组合形成一复合度量标准，所述复合度量标准用于更新所述选择机率。

22.根据权利要求16所述的方法，其中所述探测兴趣和探测数据与常规兴趣和常规数据共享同一队列。

23.根据权利要求16所述的方法，进一步包括对常规引入兴趣流量进行取样并使用常规引入兴趣流量探测端口的性能。

24.根据权利要求16所述的方法，进一步包括在一个端口处从远端节点接收返回数据，其中所述返回数据包括多个时间戳。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述时间戳指示节点何时接收探测兴趣、节点何时发送探测兴趣、节点何时接收返回数据以及节点何时发送返回数据。

26.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：当网络单元接收到兴趣时，为与探测兴趣关联的兴趣确定百分比，每个端口均应使用所述百分比将兴趣转发至节点以检索与所述兴趣关联的内容，其中所述百分比基于时间戳来确定。

27.根据权利要求24所述的方法，其中所述返回数据包括至少一个节点的时延信息，所述探测兴趣转发至所述至少一个节点。

28.一种网络节点，包括：

多个端口，每个所述端口提供一条通往相应节点的通信路径；

控制平面路由层，其中多个端口关联于与兴趣对应的内容名称的前缀；

探测引擎，用于探测针对所述多个端口中的每一个端口的兴趣；以及

包含策略信息的转发层，用于确定使用所述多个端口中的哪一个端口来转发与前缀对应的引入兴趣，其中所述策略信息基于探测结果确定。

29.根据权利要求28所述的网络节点，其中所述探测引擎用于使用与兴趣对应的探测兴趣来探测所述多个端口，且其中来自探测兴趣的返回数据不包含与所述兴趣关联的内容。

30.根据权利要求29所述的网络节点，其中所述返回数据包括时间戳，每个所述时间戳对应于以下项之一：节点接收探测兴趣的时间、节点发送探测兴趣的时间、节点接收返回数据的时间以及节点发送返回数据的时间。

31.根据权利要求29所述的网络节点，其中返回数据包括探测兴趣请求转发到的至少一个节点的时延信息。

32.根据权利要求28所述的网络节点，其中所述转发层包括去聚集内容名称转发信息库(FIB)。

33.根据权利要求28所述的网络节点，其中从网络单元发送的兴趣包括用以指示所述兴趣是否为探测兴趣或者常规兴趣的标记。