CN107181775B - 内容中心网络中的路由选择方法及路由选择装置 - Google Patents

内容中心网络中的路由选择方法及路由选择装置 Download PDF

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CN107181775B CN201610136014.5A CN201610136014A CN107181775B CN 107181775 B CN107181775 B CN 107181775B CN 201610136014 A CN201610136014 A CN 201610136014A CN 107181775 B CN107181775 B CN 107181775B
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Abstract

本发明提供了一种内容中心网络中的路由选择方法及路由选择装置，其中，内容中心网络中的路由选择方法，包括：接收多个路由器节点中的每个路由器节点发送的链路状态信息包，所述每个路由器节点发送的所述链路状态信息包中至少包含所述每个路由器节点的标识信息、所述每个路由器节点与其邻居节点之间的链路状态，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率；根据所述多个路由器节点发送的所述链路状态信息包，构建内容中心网络的网络拓扑结构；根据所述网络拓扑结构，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率，计算针对目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由。本发明的技术方案能够确保用户快速地获取到请求的数据包。

Description

内容中心网络中的路由选择方法及路由选择装置
技术领域
本发明涉及路由协议技术领域，具体而言，涉及一种内容中心网络中的路由选择方法和一种内容中心网络中的路由选择装置。
背景技术
内容中心网络(Content-Centric Network,CCN)，又称信息中心网络(Information-Centric Network，ICN)或命名数据网络(Named-Data Network，NDN)，是一种基于内容名字进行数据共享和交换，采用网络内置缓存模式的通信架构。作为未来网络体系架构的一种，可支持“以存储换带宽”和大规模内容分发。
内容中心网络与传统IP网络最大的区别是内容中心网络在设计上支持本地的数据缓存，这也是内容中心网络的一项非常大的优势。CCN支持本地数据缓存功能使得从永久存储着数据的服务器上传输过来的数据包能够被中间路由器节点缓存，从而使得用户能在附近的路由器上命中所需的内容。
但是，现有的路由协议在设计从客户端到服务器的最短路径选择方法上并没有考虑到路由器的缓存信息。考虑路由器的缓存信息就需要量化路由器的缓存状态，而它的缓存状态则是由它的缓存内容、缓存替换策略以及缓存大小所决定的。某一份内容缓存在本地路由器上的概率比该内容在该时刻是否缓存于该路由器更能量化路由器的缓存状态，对帮助用户选择最佳路径，以就近获取内容提供更有效的信息。
因此，对于每一份内容，若已知了每个路由器节点上缓存该内容的概率，则如何为用户快速获取内容挑选出一条最佳的路径仍是内容中心网络中亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种新的内容中心网络中的路由选择方案，可以综合内容中心网络的网络拓扑结构，以及网络拓扑结构中的路由器节点的缓存数据包的缓存丢失概率来为用户计算获取目标内容的期望缓存命中路径的最短路由，以确保用户能够快速获取到请求的数据包，提高了数据包的获取速率。
有鉴于此，根据本发明的第一方面，提出了一种内容中心网络中的路由选择方法，包括：接收多个路由器节点中的每个路由器节点发送的链路状态信息包，所述每个路由器节点发送的所述链路状态信息包中至少包含所述每个路由器节点的标识信息、所述每个路由器节点与其邻居节点之间的链路状态，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率；根据所述多个路由器节点发送的所述链路状态信息包，构建内容中心网络的网络拓扑结构；根据所述网络拓扑结构，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率，计算针对目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由。
该技术方案适用于内容中心网络中的任意一个路由器节点。通过根据多个路由器节点发送的链路状态信息包，构建内容中心网络的网络拓扑结构，并根据网络拓扑结构，以及每个邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率计算针对目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由，使得任意一个路由器节点在接收到用户(如客户端)对目标缓存数据包的请求时，能够综合内容中心网络的网络拓扑结构，以及网络拓扑结构中的路由器节点的缓存数据包的缓存丢失概率来为用户计算获取目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由，以确保用户能够快速获取到请求的数据包，提高了数据包的获取速率，有利于提升用户的使用体验。
其中，每个路由器节点的邻居节点也是路由器节点。
在上述技术方案中，优选地，计算针对目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由的步骤，具体包括：判断是否缓存有所述目标缓存数据包；在判定未缓存所述目标缓存数据包时，根据以下公式计算针对所述目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由：
Figure GDA0002386972940000031
其中，i和j表示路由器节点，t表示服务器节点，yt表示服务器节点t到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，yi表示路由器节点i到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，cij表示路由器节点i和j形成的弧(i,j)的权重值，集合W表示到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度已知的所有路由器节点的集合，pj表示路由器节点j中存储的所述目标缓存数据包的缓存丢失概率，yj表示路由器节点j到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，集合E表示所述网络拓扑结构中的所有路由器节点和服务器节点形成的弧的集合。
在该技术方案中，若路由器节点中已经缓存有用户请求的目标缓存数据包，则可以直接发送至用户，若未缓存，则需要通过上述公式计算针对该目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由。
在上述任一技术方案中，优选地，在所述链路状态信息包中还包含有所述链路状态信息包的版本信息的情况下，所述路由选择方法还包括：若接收到来自任一路由器节点的多个链路状态信息包，则根据所述多个链路状态信息包中包含的版本信息，确定所述多个链路状态信息包中版本最新的链路状态信息包；根据所述版本最新的链路状态信息包，确定所述任一路由器节点与其邻居节点之间的链路状态，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率。
在该技术方案中，由于网络拓扑结构可能会发生变化，如路由器节点之间的链路状态、缓存数据包的缓存丢失概率可能都会发生变化，因此路由器节点会发送多次链路状态信息包来通知该变化，则其它路由器节点在接收到同一路由器节点发送的多个链路状态信息包时，可以根据链路状态信息包中包含的版本信息来确定哪个链路状态信息包是该路由器节点发送的最新的链路状态信息包。
在上述任一技术方案中，优选地，在所述链路状态信息包中还包含有所述链路状态信息包的生命周期的情况下，所述路由选择方法还包括：若接收到的任一链路状态信息包的存在时长达到所述生命周期，则丢弃所述任一链路状态信息包。
在该技术方案中，通过在任一链路状态信息包的存在时长达到其生命周期时，丢弃该链路状态信息包，可以避免路由器节点发送的链路状态信息包无限制的生存。其中，每个路由器节点发送的链路状态信息包与其它路由器节点发送的链路状态信息包的生命周期可以相同，也可以不同。
在上述任一技术方案中，优选地，任一路由器节点中的任一缓存数据包的缓存丢失概率
Figure GDA0002386972940000041
其中，N1表示针对所述任一缓存数据包的请求包在所述任一路由器节点上未能命中所述任一缓存数据包的次数，N表示针对所述任一缓存数据包的请求包发送至所述任一路由器节点的次数。
根据本发明的第二方面，还提出了一种内容中心网络中的路由选择装置，包括：接收单元，用于接收多个路由器节点中的每个路由器节点发送的链路状态信息包，所述每个路由器节点发送的所述链路状态信息包中至少包含所述每个路由器节点的标识信息、所述每个路由器节点与其邻居节点之间的链路状态，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率；构建单元，用于根据所述多个路由器节点发送的所述链路状态信息包，构建内容中心网络的网络拓扑结构；处理单元，用于根据所述网络拓扑结构，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率，计算针对目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由。
该技术方案适用于内容中心网络中的任意一个路由器节点。通过根据多个路由器节点发送的链路状态信息包，构建内容中心网络的网络拓扑结构，并根据网络拓扑结构，以及每个邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率计算针对目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由，使得任意一个路由器节点在接收到用户(如客户端)对目标缓存数据包的请求时，能够综合内容中心网络的网络拓扑结构，以及网络拓扑结构中的路由器节点的缓存数据包的缓存丢失概率来为用户计算获取目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由，以确保用户能够快速获取到请求的数据包，提高了数据包的获取速率，有利于提升用户的使用体验。
其中，每个路由器节点的邻居节点也是路由器节点。
在上述技术方案中，优选地，所述处理单元包括：判断单元，用于判断是否缓存有所述目标缓存数据包；计算单元，用于在所述判断单元判定未缓存所述目标缓存数据包时，根据以下公式计算针对所述目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由：
Figure GDA0002386972940000051
其中，i和j表示路由器节点，t表示服务器节点，yt表示服务器节点t到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，yi表示路由器节点i到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，cij表示路由器节点i和j形成的弧(i,j)的权重值，集合W表示到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度已知的所有路由器节点的集合，pj表示路由器节点j中存储的所述目标缓存数据包的缓存丢失概率，yj表示路由器节点j到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，集合E表示所述网络拓扑结构中的所有路由器节点和服务器节点形成的弧的集合。
在该技术方案中，若路由器节点中已经缓存有用户请求的目标缓存数据包，则可以直接发送至用户，若未缓存，则需要通过上述公式计算针对该目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由。
在上述任一技术方案中，优选地，在所述链路状态信息包中还包含有所述链路状态信息包的版本信息的情况下，所述路由选择装置还包括：确定单元，用于在所述接收单元接收到来自任一路由器节点的多个链路状态信息包时，根据所述多个链路状态信息包中包含的版本信息，确定所述多个链路状态信息包中版本最新的链路状态信息包，并用于根据所述版本最新的链路状态信息包，确定所述任一路由器节点与其邻居节点之间的链路状态，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率。
在该技术方案中，由于网络拓扑结构可能会发生变化，如路由器节点之间的链路状态、缓存数据包的缓存丢失概率可能都会发生变化，因此路由器节点会发送多次链路状态信息包来通知该变化，则其它路由器节点在接收到同一路由器节点发送的多个链路状态信息包时，可以根据链路状态信息包中包含的版本信息来确定哪个链路状态信息包是该路由器节点发送的最新的链路状态信息包。
在上述任一技术方案中，优选地，在所述链路状态信息包中还包含有所述链路状态信息包的生命周期的情况下，所述接收单元还用于：在接收到的任一链路状态信息包的存在时长达到所述生命周期时，丢弃所述任一链路状态信息包。
在该技术方案中，通过在任一链路状态信息包的存在时长达到其生命周期时，丢弃该链路状态信息包，可以避免路由器节点发送的链路状态信息包无限制的生存。其中，每个路由器节点发送的链路状态信息包与其它路由器节点发送的链路状态信息包的生命周期可以相同，也可以不同。
在上述任一技术方案中，优选地，任一路由器节点中的任一缓存数据包的缓存丢失概率
Figure GDA0002386972940000061
其中，N1表示针对所述任一缓存数据包的请求包在所述任一路由器节点上未能命中所述任一缓存数据包的次数，N表示针对所述任一缓存数据包的请求包发送至所述任一路由器节点的次数。
根据本发明的第三方面，还提出了一种路由器，包括：如上述任一项技术方案中所述的内容中心网络中的路由选择装置。
通过以上技术方案，可以综合内容中心网络的网络拓扑结构，以及网络拓扑结构中的路由器节点的缓存数据包的缓存丢失概率来为用户计算获取目标内容的期望缓存命中路径的最短路由，以确保用户能够快速获取到请求的数据包，提高了数据包的获取速率。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的内容中心网络中的路由选择方法的示意流程图；
图2示出了根据本发明的实施例的内容中心网络中的路由选择装置的示意框图；
图3示出了根据本发明的实施例的路由器的示意框图；
图4示出了根据本发明的实施例的路由器节点发送的LSA的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图1示出了根据本发明的实施例的内容中心网络中的路由选择方法的示意流程图。
如图1所示，根据本发明的实施例的内容中心网络中的路由选择方法，包括：
步骤102，接收多个路由器节点中的每个路由器节点发送的链路状态信息包，所述每个路由器节点发送的所述链路状态信息包中至少包含所述每个路由器节点的标识信息、所述每个路由器节点与其邻居节点之间的链路状态，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率；
步骤104，根据所述多个路由器节点发送的所述链路状态信息包，构建内容中心网络的网络拓扑结构；
步骤106，根据所述网络拓扑结构，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率，计算针对目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由。
该技术方案适用于内容中心网络中的任意一个路由器节点。通过根据多个路由器节点发送的链路状态信息包，构建内容中心网络的网络拓扑结构，并根据网络拓扑结构，以及每个邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率计算针对目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由，使得任意一个路由器节点在接收到用户(如客户端)对目标缓存数据包的请求时，能够综合内容中心网络的网络拓扑结构，以及网络拓扑结构中的路由器节点的缓存数据包的缓存丢失概率来为用户计算获取目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由，以确保用户能够快速获取到请求的数据包，提高了数据包的获取速率，有利于提升用户的使用体验。
其中，每个路由器节点的邻居节点也是路由器节点。
在上述技术方案中，优选地，计算针对目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由的步骤，具体包括：判断是否缓存有所述目标缓存数据包；在判定未缓存所述目标缓存数据包时，根据以下公式计算针对所述目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由：
Figure GDA0002386972940000081
其中，i和j表示路由器节点，t表示服务器节点，yt表示服务器节点t到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，yi表示路由器节点i到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，cij表示路由器节点i和j形成的弧(i,j)的权重值，集合W表示到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度已知的所有路由器节点的集合，pj表示路由器节点j中存储的所述目标缓存数据包的缓存丢失概率，yj表示路由器节点j到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，集合E表示所述网络拓扑结构中的所有路由器节点和服务器节点形成的弧的集合。
在该技术方案中，若路由器节点中已经缓存有用户请求的目标缓存数据包，则可以直接发送至用户，若未缓存，则需要通过上述公式计算针对该目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由。
在上述任一技术方案中，优选地，在所述链路状态信息包中还包含有所述链路状态信息包的版本信息的情况下，所述路由选择方法还包括：若接收到来自任一路由器节点的多个链路状态信息包，则根据所述多个链路状态信息包中包含的版本信息，确定所述多个链路状态信息包中版本最新的链路状态信息包；根据所述版本最新的链路状态信息包，确定所述任一路由器节点与其邻居节点之间的链路状态，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率。
在该技术方案中，由于网络拓扑结构可能会发生变化，如路由器节点之间的链路状态、缓存数据包的缓存丢失概率可能都会发生变化，因此路由器节点会发送多次链路状态信息包来通知该变化，则其它路由器节点在接收到同一路由器节点发送的多个链路状态信息包时，可以根据链路状态信息包中包含的版本信息来确定哪个链路状态信息包是该路由器节点发送的最新的链路状态信息包。其中，任一路由器节点是上述多个路由器节点中的任意一个。
在上述任一技术方案中，优选地，在所述链路状态信息包中还包含有所述链路状态信息包的生命周期的情况下，所述路由选择方法还包括：若接收到的任一链路状态信息包的存在时长达到所述生命周期，则丢弃所述任一链路状态信息包。
在该技术方案中，通过在任一链路状态信息包的存在时长达到其生命周期时，丢弃该链路状态信息包，可以避免路由器节点发送的链路状态信息包无限制的生存。其中，每个路由器节点发送的链路状态信息包与其它路由器节点发送的链路状态信息包的生命周期可以相同，也可以不同。
在上述任一技术方案中，优选地，任一路由器节点中的任一缓存数据包的缓存丢失概率
Figure GDA0002386972940000091
其中，N1表示针对所述任一缓存数据包的请求包在所述任一路由器节点上未能命中所述任一缓存数据包的次数，N表示针对所述任一缓存数据包的请求包发送至所述任一路由器节点的次数。其中，任一路由器节点是上述多个路由器节点中的任意一个。
图2示出了根据本发明的实施例的内容中心网络中的路由选择装置的示意框图。
如图2所示，根据本发明的实施例的内容中心网络中的路由选择装置200，包括：接收单元202、构建单元204和处理单元206。
其中，接收单元202，用于接收多个路由器节点中的每个路由器节点发送的链路状态信息包，所述每个路由器节点发送的所述链路状态信息包中至少包含所述每个路由器节点的标识信息、所述每个路由器节点与其邻居节点之间的链路状态，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率；构建单元204，用于根据所述多个路由器节点发送的所述链路状态信息包，构建内容中心网络的网络拓扑结构；处理单元206，用于根据所述网络拓扑结构，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率，计算针对目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由。
该技术方案适用于内容中心网络中的任意一个路由器节点。通过根据多个路由器节点发送的链路状态信息包，构建内容中心网络的网络拓扑结构，并根据网络拓扑结构，以及每个邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率计算针对目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由，使得任意一个路由器节点在接收到用户(如客户端)对目标缓存数据包的请求时，能够综合内容中心网络的网络拓扑结构，以及网络拓扑结构中的路由器节点的缓存数据包的缓存丢失概率来为用户计算获取目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由，以确保用户能够快速获取到请求的数据包，提高了数据包的获取速率，有利于提升用户的使用体验。
其中，每个路由器节点的邻居节点也是路由器节点。
在上述技术方案中，优选地，所述处理单元206包括：判断单元2062，用于判断是否缓存有所述目标缓存数据包；计算单元2064，用于在所述判断单元2062判定未缓存所述目标缓存数据包时，根据以下公式计算针对所述目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由：
Figure GDA0002386972940000101
其中，i和j表示路由器节点，t表示服务器节点，yt表示服务器节点t到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，yi表示路由器节点i到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，cij表示路由器节点i和j形成的弧(i,j)的权重值，集合W表示到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度已知的所有路由器节点的集合，pj表示路由器节点j中存储的所述目标缓存数据包的缓存丢失概率，yj表示路由器节点j到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，集合E表示所述网络拓扑结构中的所有路由器节点和服务器节点形成的弧的集合。
在该技术方案中，若路由器节点中已经缓存有用户请求的目标缓存数据包，则可以直接发送至用户，若未缓存，则需要通过上述公式计算针对该目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由。
在上述任一技术方案中，优选地，在所述链路状态信息包中还包含有所述链路状态信息包的版本信息的情况下，所述路由选择装置200还包括：确定单元208，用于在所述接收单元202接收到来自任一路由器节点的多个链路状态信息包时，根据所述多个链路状态信息包中包含的版本信息，确定所述多个链路状态信息包中版本最新的链路状态信息包，并用于根据所述版本最新的链路状态信息包，确定所述任一路由器节点与其邻居节点之间的链路状态，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率。
在该技术方案中，由于网络拓扑结构可能会发生变化，如路由器节点之间的链路状态、缓存数据包的缓存丢失概率可能都会发生变化，因此路由器节点会发送多次链路状态信息包来通知该变化，则其它路由器节点在接收到同一路由器节点发送的多个链路状态信息包时，可以根据链路状态信息包中包含的版本信息来确定哪个链路状态信息包是该路由器节点发送的最新的链路状态信息包。其中，任一路由器节点是上述多个路由器节点中的任意一个。
在上述任一技术方案中，优选地，在所述链路状态信息包中还包含有所述链路状态信息包的生命周期的情况下，所述接收单元202还用于：在接收到的任一链路状态信息包的存在时长达到所述生命周期时，丢弃所述任一链路状态信息包。
在该技术方案中，通过在任一链路状态信息包的存在时长达到其生命周期时，丢弃该链路状态信息包，可以避免路由器节点发送的链路状态信息包无限制的生存。其中，每个路由器节点发送的链路状态信息包与其它路由器节点发送的链路状态信息包的生命周期可以相同，也可以不同。
在上述任一技术方案中，优选地，任一路由器节点中的任一缓存数据包的缓存丢失概率
Figure GDA0002386972940000111
其中，N1表示针对所述任一缓存数据包的请求包在所述任一路由器节点上未能命中所述任一缓存数据包的次数，N表示针对所述任一缓存数据包的请求包发送至所述任一路由器节点的次数。其中，任一路由器节点是上述多个路由器节点中的任意一个。
图3示出了根据本发明的实施例的路由器的示意框图。
如图3所示，根据本发明的实施例的路由器300，包括：如图2中所示的内容中心网络中的路由选择装置200。
综上，本发明的技术方案主要是针对现有的基于内容中心网络最短路由算法没有考虑各路由器节点缓存状态的不足，提出一种基于缓存命中概率的期望命中路径的最短路由选择方法，对现有基于内容中心网络最短路算法进行修正。
以下详细进行说明：
如表1所示是每个路由器节点用来记录当前在该路由器上内容(即对象)热度排名前m的数据缓存丢失概率的表格。每个路由器节点对于每一份在本地热度较高的内容的缓存丢失概率可以通过统计每一次请求该内容的兴趣包在该路由器的缓存表没能匹配到所需内容的频率，即为在这次兴趣包(Interest)发送到该路由器节点上时，在该路由器上的所有未能命中(hit)该内容的兴趣包(Interest)的数量占该路由器上所有请求该内容的兴趣包的数量的比例。
Figure GDA0002386972940000121
表1
在网络初始阶段，每一份内容在每一个路由器上的缓存丢失概率都为1，而随着热门数据包在网络中传输并缓存在传输路径上的路由器上，内容热度较高的数据包在路由器上的缓存丢失概率逐渐减小，并逐渐趋于一个稳定值。
如图4所示为路由器节点发送的LSA(Link-State Advertisement，链路状态广播信息包)的结构示意图。每个路由器节点通过发送LSA来向整个网络广播各路由器与邻居节点之间的链路状态和各热门内容在各路由器上的缓存丢失概率。该LSA包含路由器节点的前缀名字(Name Prefix)、版本信息(Version)、寿命(Lifetime)以及周边邻居路由器节点的状况，而每个邻居路由器节点上对于热度排名前m的内容的缓存丢失概率包(即图4中所示的对象)也被存进该LSA中。
其中，版本信息为控制泛洪的规模而设计的。具体地，每个LSA的版本号是从产生该LSA的路由器开始广播LSA计算的，然后新的LSA版本号随着该LSA的发送而逐一递增。当先后有来自同一个路由器的两个LSA被发送到同一个路由器上时，该路由器会比较这两个LSA的版本号，版本号大的LSA会被继续往下一跳转发，而版本号小的LSA会被丢弃。此外，每个路由器节点还会记录转发出去的LSA的路由器前缀名字以及该LSA的最大版本号，当一个新的LSA被发送到任意一个路由器上来时，该路由器就会比较该LSA的版本号和记录的最大版本号，如果刚接收到的LSA的版本号小于记录的版本号，则该LSA将不被往下一跳转发。
此外，为防止LSA在网络中无限制的生存，LSA上设定的寿命会随着时间递减，当寿命减至为0时，该LSA会被丢弃。
当LSA向整个网络广播完后，网络中每个路由器节点都可以通过接收到的所有LSA来构建整个网络拓扑结构。对于内容热度排名在前m且在本地路由器节点上没有缓存的内容，该路由器会通过期望缓存命中路径最短路由方法来挑选合适的下一跳节点来转发请求该内容的兴趣包；对于内容热度排名不在前m且在本地路由器节点上没有缓存的内容，该路由器节点会通过传统的最短路算法计算出从客户端到服务器的最短路径。
在上述实施例中，以每个路由器节点缓存内容热度排名在前m的数据为例进行了说明，在本发明的其它实施例中，还可以根据实际情况选择按照其它方式(如数据大小、被请求的时间先后顺序等)来缓存数据。
以下详细介绍本发明提出的期望缓存命中路径最短路由方法：
本发明从根本上对最短路由选择方法的核心公式——Bellman-ford公式进行了修正。为了从理论上重新推导修正的Bellman-ford公式，在内容中心网络中如何选择期望缓存命中路径最短路由问题被数学模型成：
Figure GDA0002386972940000141
s.t.
Figure GDA0002386972940000142
wsi＝ps
Figure GDA0002386972940000143
Figure GDA0002386972940000144
其中，s和t分别表示客户端节点和服务器节点；xij∈{0,1}，xij＝1表示弧(i,j)属于s-j路径中的弧，xij＝0表示弧(i,j)不在s-j路径中；pi表示路由器节点i的缓存丢失概率；弧(i,j)的wij值是一个动态的概率累乘值，大小取决于它前驱弧概率累乘值的大小；弧(i,j)的cij表示弧(i,j)的权重，可表示两个路由器节点之间的物理长度，或者延时等；集合E表示所有路由器节点和服务器节点形成的弧的集合。
在对上述期望缓存命中路径最短路由模型的求解过程中，推导出了修正版的Bellman-ford公式——期望缓存命中路径的最短路由公式：
Figure GDA0002386972940000145
其中，yi表示路由器节点i到服务器节点t的期望缓存命中路径长度；集合w表示到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度已知的所有路由器节点的集合。
为详细介绍期望缓存命中最短路由算法，给出了算法伪代码中需要用到的符号的定义如下：
π(v)表示从路由器节点v到服务器节点t(目的节点)的期望最短路径长度；s(v)表示路由器节点v到目的节点t的期望最短路径中的节点v的后继节点(也即是路由器节点v的邻居节点)；集合W表示所有到服务器节点t的期望最短路径已知的路由器节点的集合；集合V表示所有的路由器节点和服务器节点的集合。
在上述符号定义的基础上，以下详细介绍期望最短路由算法的具体步骤：
步骤1(即初始化步骤)：令W＝φ，π(t)＝0，s(t)＝-1；对集合V中的节点v(v≠t)，令初始期望距离标号π(v)＝∞，其后继节点都初始化为空，令s(v)＝-1。
步骤2：如果W＝V，则π(v)为节点v到目的节点t的期望最短路径长度(期望最短路径长度可以通过每个节点v的后继节点集s(v)记录的信息反向追踪获得)，结束；否则执行步骤3。
步骤3：从集合V-W中找出cνu+pu×π(u)最小的路由器节点v(其中v不属于集合W，u属于集合W)，将路由器节点v加入集合W中。
对于路由器节点v的所有不属于集合W的前驱节点m，若π(m)>cmν+pν×π(m)，则令π(m)＝cmν+pν×π(m)，s(m)＝v；并返回步骤2。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明提出了一种新的内容中心网络中的路由选择方案，可以综合内容中心网络的网络拓扑结构，以及网络拓扑结构中的路由器节点的缓存数据包的缓存丢失概率来为用户计算获取目标内容的期望缓存命中路径的最短路由，以确保用户能够快速获取到请求的数据包，提高了数据包的获取速率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种内容中心网络中的路由选择方法，其特征在于，包括：
接收多个路由器节点中的每个路由器节点发送的链路状态信息包，所述每个路由器节点发送的所述链路状态信息包中至少包含所述每个路由器节点的标识信息、所述每个路由器节点与其邻居节点之间的链路状态，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率；
根据所述多个路由器节点发送的所述链路状态信息包，构建内容中心网络的网络拓扑结构；
根据所述网络拓扑结构，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率，计算针对目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由；
计算针对目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由的步骤，具体包括：
判断是否缓存有所述目标缓存数据包；
在判定未缓存所述目标缓存数据包时，根据以下公式计算针对所述目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由：
Figure FDA0002459342510000011
其中，i和j表示路由器节点，t表示服务器节点，yt表示服务器节点t到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，yi表示路由器节点i到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，cij表示路由器节点i和j形成的弧(i,j)的权重值，集合W表示到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度已知的所有路由器节点的集合，pj表示路由器节点j中存储的所述目标缓存数据包的缓存丢失概率，yj表示路由器节点j到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，集合E表示所述网络拓扑结构中的所有路由器节点和服务器节点形成的弧的集合。
2.根据权利要求1所述的内容中心网络中的路由选择方法，其特征在于，在所述链路状态信息包中还包含有所述链路状态信息包的版本信息的情况下，所述路由选择方法还包括：
若接收到来自任一路由器节点的多个链路状态信息包，则根据所述多个链路状态信息包中包含的版本信息，确定所述多个链路状态信息包中版本最新的链路状态信息包；
根据所述版本最新的链路状态信息包，确定所述任一路由器节点与其邻居节点之间的链路状态，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率。
3.根据权利要求1所述的内容中心网络中的路由选择方法，其特征在于，在所述链路状态信息包中还包含有所述链路状态信息包的生命周期的情况下，所述路由选择方法还包括：
若接收到的任一链路状态信息包的存在时长达到所述生命周期，则丢弃所述任一链路状态信息包。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内容中心网络中的路由选择方法，其特征在于：
任一路由器节点中的任一缓存数据包的缓存丢失概率
Figure FDA0002459342510000021
其中，N1表示针对所述任一缓存数据包的请求包在所述任一路由器节点上未能命中所述任一缓存数据包的次数，N表示针对所述任一缓存数据包的请求包发送至所述任一路由器节点的次数。
5.一种内容中心网络中的路由选择装置，其特征在于，包括：
接收单元，用于接收多个路由器节点中的每个路由器节点发送的链路状态信息包，所述每个路由器节点发送的所述链路状态信息包中至少包含所述每个路由器节点的标识信息、所述每个路由器节点与其邻居节点之间的链路状态，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率；
构建单元，用于根据所述多个路由器节点发送的所述链路状态信息包，构建内容中心网络的网络拓扑结构；
处理单元，用于根据所述网络拓扑结构，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率，计算针对目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由；
所述处理单元包括：
判断单元，用于判断是否缓存有所述目标缓存数据包；
计算单元，用于在所述判断单元判定未缓存所述目标缓存数据包时，根据以下公式计算针对所述目标缓存数据包的期望缓存命中路径的最短路由：
Figure FDA0002459342510000031
其中，i和j表示路由器节点，t表示服务器节点，yt表示服务器节点t到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，yi表示路由器节点i到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，cij表示路由器节点i和j形成的弧(i,j)的权重值，集合W表示到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度已知的所有路由器节点的集合，pj表示路由器节点j中存储的所述目标缓存数据包的缓存丢失概率，yj表示路由器节点j到服务器节点t的期望缓存命中路径的最短路由长度，集合E表示所述网络拓扑结构中的所有路由器节点和服务器节点形成的弧的集合。
6.根据权利要求5所述的内容中心网络中的路由选择装置，其特征在于，在所述链路状态信息包中还包含有所述链路状态信息包的版本信息的情况下，所述路由选择装置还包括：
确定单元，用于在所述接收单元接收到来自任一路由器节点的多个链路状态信息包时，根据所述多个链路状态信息包中包含的版本信息，确定所述多个链路状态信息包中版本最新的链路状态信息包，并用于
根据所述版本最新的链路状态信息包，确定所述任一路由器节点与其邻居节点之间的链路状态，以及每个所述邻居节点中的缓存数据包的缓存丢失概率。
7.根据权利要求5所述的内容中心网络中的路由选择装置，其特征在于，在所述链路状态信息包中还包含有所述链路状态信息包的生命周期的情况下，所述接收单元还用于：
在接收到的任一链路状态信息包的存在时长达到所述生命周期时，丢弃所述任一链路状态信息包。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的内容中心网络中的路由选择装置，其特征在于：
任一路由器节点中的任一缓存数据包的缓存丢失概率
Figure FDA0002459342510000041
其中，N1表示针对所述任一缓存数据包的请求包在所述任一路由器节点上未能命中所述任一缓存数据包的次数，N表示针对所述任一缓存数据包的请求包发送至所述任一路由器节点的次数。
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