CN109831542B - 一种扁平定长名字处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种扁平定长名字处理方法及系统，本地解析节点在接收到某个实体的跨域解析请求后，查询本地哈希表；若查到，则直接向该实体返回本地解析节点所对应的网络地址；否则，将跨域解析请求转发给本地解析节点所在的多级容器的解析节点；多级容器解析节点依次查询容器解析节点中的布隆滤波器和分布式哈希表；若查到跨域解析请求所对应的网络地址，则直接向该实体返回本地解析节点所对应的网络地址；否则，在域间交换多级容器解析节点的布隆滤波器后，再依次查询跨域解析请求；若查到，继续查询容器解析节点中的分布式哈希表；若查到跨域解析请求所对应的网络地址，则直接向该实体返回本地解析节点所对应的网络地址；否则，返回查询失败。

Description

一种扁平定长名字处理方法及系统

技术领域

本发明涉及信息中心网络(ICN)中名字解析技术，尤其涉及一种扁平定长名字处理方法及系统。

背景技术

TCP/IP互联网体系已经难以适应未来网络的发展趋势，特别是难以满足移动接入、普适计算、分布式信息处理、海量流媒体等新应用的发展需求。为了提升用户体验，研究人员提出了信息中心网络(ICN)，将信息名字与网络位置解耦，以增强各方面的网络性能，包括移动性、扩展性、实时性和动态性等。在ICN中，要求信息名称具有可聚合性和持久性，以避免路由表膨胀问题，保证信息名称不随位置改变。目前移动网络用户已达三十亿，每天新产生的视频超过五十亿，未来将有千亿级的物联网设备接入。存储和索引万亿量级实体的名字、每秒数十万次即时更新实体地址和每秒数百万次查询实体当前地址，以及对查找时延的苛刻要求，对名字注册解析系统的存储、查询、更新的压力远超层次化分布式的域名系统，可能导致严重的性能问题。

ICN的海量信息具有物理分布式的特性，能否根据该特性提出一种按域划分、组织信息和资源的方法，将全局式地址解析系统划分按需划分成多个子系统，以提高解析速率，以满足不同应用场景下不同的QoS，尤其是时延和可靠性需求，保持信息中心网的弹性、自治的特性，是ICN亟待解决的关键问题。由于在ICN中名字与位置是分离的，注册和解析的作用就是给信息名字或信息提供者注册一个或多个动态的网络地址，以及从信息的名字解析到网络地址或信息提供者的位置。也就是说，名字解析系统是用来建立、维护和发布信息名字和信息所在地址或信息提供者之间的映射关系，所有信息名字都被映射到同一个命名空间下进行标识。名字解析系统的基础是命名方法，主要分为两类，一是层次化命名，二是扁平化命名。

基于层次化命名的解析过程，虽然保证了路由效率，但其扩展性非常有限。在当前互联网中，与名字解析系统等效作用的是DNS。DNS是一个典型的多级域名的层次型命名系统。由于名字并不是在顶层域平均分布，所以解析服务器的负载并不均衡。同时，该结构也有难以避免的DOS攻击等安全问题。NDN就是一个典型的分层化命名系统，在层次化命名系统中，解析过程一般都从根节点开始，这给解析系统带来了很大的约束。当前一些关于DNS的研究表明，层次化命名系统在面向海量用户请求增长的条件下浮现出越来越多的问题。

基于扁平化命名的解析过程，保证了名字的可扩展性和安全性，但是对解析及路由效率提出了更大的挑战。在扁平化命名系统中，语义无关的命名方法可以保障内容与位置的解耦，以及在安全性方法也有所优势。针对基于扁平化命名的层次化解析的问题，一个可行的解决方案是采用分布式哈希表(DHT)技术，如采用Pastry或Chord，来进行从内容到名字的映射。在DHT中，典型的查找复杂度为log(N)，其中N为网络中的节点规模，该方法可以有效提高查找效率，降低每个节点所需要维护的内容的规模。由于DHT结构是扁平化结构，当内容规模较大时，DHT路由表中所要维护的信息量会非常庞大，尤其是在移动环境下，当内容位置存在变化时，DHT结构的维护过程会给整个网络带来较大负担。

有必要构建一种可跨域的扁平定长名字解析方法，通过不同场景下对设备注册和内容发布的安全隔离，在域间仅交换布隆滤波器，有效降低了域间传输代价，实现名字到地址的高效查询，以满足不同的应用场景下对QoS的需求，解决可扩展性和安全性问题，以适应未来网络的发展。

发明内容

本发明目的在于，解决信息中心网络(ICN)中扁平定长名字注册及解析的可扩展性与安全性问题，降低域间传输代价，以及满足不同场景下对QoS的不同需求。

为实现上述目的：第一方面，本发明提供了一种扁平定长名字处理系统，该系统包括：本地解析节点和本地解析节点所在的多级容器解析节点；本地解析节点在接收到某个实体的跨域解析请求后，查询本地哈希表；若查到，则直接向该实体返回本地解析节点所对应的网络地址；否则，将跨域解析请求转发给本地解析节点所在的多级容器的解析节点；多级容器解析节点依次查询容器解析节点中的布隆滤波器和分布式哈希表；若查到跨域解析请求所对应的网络地址，则直接向该实体返回本地解析节点所对应的网络地址；否则，在域间交换多级容器解析节点的布隆滤波器后，再依次查询跨域解析请求；若查到，继续查询容器解析节点中的分布式哈希表；若查到跨域解析请求所对应的网络地址，则直接向该实体返回本地解析节点所对应的网络地址；否则，返回查询失败。

优选地，本地解析节点能够接受多个实体同时发出的注册和解析请求，以缩短注册与解析时间。

优选地，本系统允许进行具有常数级时间特征的处理，使得实际处理跨域解析请求时间控制在预定的常数内。

优选地，多级容器解析节点为以嵌套容器的形式从小到大分别记为C1级容器、C2级容器、…、CI级容器，而形成若干以CI级容器为根节点的树结构。

优选地，域是指任意大小的网络节点空间。

第二方面，本发明提供了一种扁平定长名字处理系统，该系统包括：本地解析节点和本地解析节点所在的多级容器解析节点；本地解析节点在接收到某个实体的跨域注册请求后，更新本地解析节点的查询表，再沿着树结构向上更新本地解析节点所在的多级容器解析节点的查询表，直到作为根节点的容器的解析节点的查询表与布隆滤波器。

第三方面，本发明提供了一种扁平定长名字解析方法，该方法包括以下步骤：

本地解析节点在接收到某个实体的跨域解析请求后，查询本地哈希表；若查到，则直接向该实体返回本地解析节点所对应的网络地址；否则，将跨域解析请求转发给本地解析节点所在的多级容器的解析节点；多级容器解析节点依次查询容器解析节点中的布隆滤波器和分布式哈希表；若查到跨域解析请求所对应的网络地址，则直接向该实体返回本地解析节点所对应的网络地址；否则，在域间交换多级容器解析节点的布隆滤波器后，再依次查询跨域解析请求；若查到，继续查询容器解析节点中的分布式哈希表；若查到跨域解析请求所对应的网络地址，则直接向该实体返回本地解析节点所对应的网络地址；否则，返回查询失败。

第四方面，本发明提供了一种扁平定长名字处理方法，该方法包括以下步骤：

本地解析节点在接收到某个实体的跨域注册请求后，更新本地解析节点的查询表，再沿着树结构向上更新本地解析节点所在的多级容器解析节点的查询表，直到作为根节点的容器的解析节点的查询表与布隆滤波器。

本发明提供的一种扁平定长名字处理方法及系统，可以在多个顶层级容器之间通过布隆滤波器的域间交换来完成解析处理。通过不同场景下对设备注册和内容发布的安全隔离，且在域间仅交换布隆滤波器，有效降低了域间传输代价，同时满足了不同的应用场景下对QoS的需求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种扁平定长名字解析方法流程示意图。

具体实施方式

通过以下结合附图以举例方式对本发明的实施方式进行详细描述后，本发明的其他特征、特点和优点将会更加明显。

图1为本发明实施例提供的一种扁平定长名字解析方法流程示意图。如图1所示，该方法就用于由本地解析节点和本地解析节点所在的多级容器解析节点构成的系统中，多级容器解析节点是以嵌套容器的形式从小到大分别记为C1级容器、C2级容器、…、CI级容器，而形成若干以CI级容器为根节点的树结构。本地解析节点能够接受多个实体同时发出的注册和解析请求，以缩短注册与解析时间。另外，扁平定长名字解析系统允许进行具有常数级时间特征的处理，使得实际处理跨域解析请求时间控制在预定的常数内。

该方法具体包括以下执行步骤：

步骤1、某个本地解析节点(记为LRN)接收到针对某个实体唯一标识符(记为EUID)的跨域解析请求；

步骤2、查询该LRN中的本地哈希表(HT)：若查到，则直接返回该LRN所对应的网络地址(记为NA)，否则，将请求转发给该LRN所在的任意Cm级容器的解析节点，1≤m≤I，记为Cm-i；

步骤3、查询Cm-i中的布隆滤波(BF)：若查到，则转下一步，否则，直接将请求转发给该Cm-i的父节点，即某个Cm+1级容器的解析节点，并以此类推到某个Ck级容器的解析节点，m≤k≤I，记为Ck-q，直到转发到某个CI级容器(记为CI-r)，转到步骤5；

步骤4、查询Cm-i中的分布式哈希表(记为DHT)：若查到请求中的EUID所对应的NA，则直接返回该NA，否则，将请求转发给某个Cm+1级容器的解析节点，并以此类推到某个Ck级容器的解析节点，记Ck-q，直到转发到某个CI级容器(记为CI-r)，转下一步；

步骤5、查询CI-r中的BF：若查到，则转下一步，否则，转步骤5；

步骤6、查询CI-r中的DHT：若查到请求中的EUID所对应的NA，则直接返回该NA，否则，转下一步；

步骤7、通过域间BF交换，依次查询CI级容器的解析节点中的BF：若查到在某个CI-l中，则转下一步，否则，返回查询失败，即不能提供域间名字的解析服务；

步骤8、查询上述CI-l中的DHT：若查到请求中的EUID所对应的NA，则直接返回该NA，否则，返回查询失败。

本发明实施例提供的一种扁平定长名字解析方法，可以在多个顶层级容器之间通过布隆滤波器的域间交换来完成解析处理。通过不同场景下对设备注册和内容发布的安全隔离，且在域间仅交换布隆滤波器，有效降低了域间传输代价，同时满足了不同的应用场景下对QoS的需求。

另外，本发明实施例还提供了一种扁平定长名字注册方法，该方法包括：由本地解析节点在接收到某个实体的跨域注册请求后，更新本地解析节点的查询表，再沿着树结构向上更新本地解析节点所在的多级容器解析节点的查询表，直到作为根节点的容器的解析节点的查询表与布隆滤波器。其中，多级容器解析节点为以嵌套容器的形式从小到大分别记为C1级容器、C2级容器、…、CI级容器，而形成若干以CI级容器为根节点的树结构。

本发明实施例允许向本地解析节点所在的各级容器同时发出注册和解析请求，以缩短注册与解析时间。

显而易见，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下，在此描述的本发明可以有许多变化。因此，所有对于本领域技术人员来说显而易见的改变，都应包括在本权利要求书所涵盖的范围之内。本发明所要求保护的范围仅由所述的权利要求书进行限定。

Claims (6)

1.一种扁平定长名字处理系统，其特征在于，包括：本地解析节点、本地解析节点所在的多级容器解析节点；

本地解析节点在接收到某个实体的跨域解析请求后，查询本地哈希表；若查到，则直接向该实体返回本地解析节点所对应的网络地址；否则，将跨域解析请求转发给本地解析节点所在的多级容器的解析节点；

多级容器解析节点依次查询容器解析节点中的布隆滤波器和分布式哈希表；若查到跨域解析请求中的实体唯一标识符所对应的网络地址，则直接向所述实体返回所述实体唯一标识符所对应的网络地址；否则，

在域间交换多级容器解析节点的布隆滤波器后，再依次查询跨域解析请求；若查到，继续查询容器解析节点中的分布式哈希表；若查到跨域解析请求中的实体唯一标识符所对应的网络地址，则直接向所述实体返回所述实体唯一标识符所对应的网络地址；否则，返回查询失败。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述本地解析节点能够接受多个实体同时发出的注册和解析请求，以缩短注册与解析时间。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统允许进行具有常数级时间特征的处理，使得实际处理跨域解析请求时间控制在预定的常数内。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多级容器解析节点为以嵌套容器的形式从小到大分别记为C1级容器、C2级容器、…、CI级容器，而形成若干以CI级容器为根节点的树结构。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述域是指任意大小的网络节点空间。

6.一种扁平定长名字解析方法，其特征在于，包括以下步骤：

本地解析节点在接收到某个实体的跨域解析请求后，查询本地哈希表；若查到，则直接向该实体返回本地解析节点所对应的网络地址；否则，将跨域解析请求转发给本地解析节点所在的多级容器的解析节点；

多级容器解析节点依次查询容器解析节点中的布隆滤波器和分布式哈希表；若查到跨域解析请求中的实体唯一标识符所对应的网络地址，则直接向所述实体返回所述实体唯一标识符所对应的网络地址；否则，

在域间交换多级容器解析节点的布隆滤波器后，再依次查询跨域解析请求；若查到，继续查询容器解析节点中的分布式哈希表；若查到跨域解析请求中的实体唯一标识符所对应的网络地址，则直接向所述实体返回所述实体唯一标识符所对应的网络地址；否则，返回查询失败。

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