CN110233889B - 一种基于缓存机制的网络数据通信实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于缓存机制的网络数据通信实现方法，所述网络包含节点、接入节点和路由器；一种数据由名称唯一标识，名称包含名称ID和坐标；一个路由器包含两个以上的上游接口和两个以上的下游接口，上游接口与路由器相连，下游接口与接入节点相连；节点具有一个无线接口；用户通过本发明提供的方法能够快速获取数据，从而降低数据通信延迟和代价，提高服务质量。本发明可应用于智能家居、环境监测、路况监测等诸多领域，具有广泛的应用前景。

Description

一种基于缓存机制的网络数据通信实现方法

技术领域

本发明涉及一种通信实现方法，尤其涉及的是一种基于缓存机制的网络数据通信实现方法。

背景技术

基于缓存机制的网络是一种新的服务模式。近年来，很多研究工作致力于基于缓存机制的网络，以便用户人能够快速获取网络服务。随着网络技术的发展，基于缓存机制的网络会成为未来提供服务的一种模式。目前，基于缓存机制的网络的数据通信延迟和代价都比较大，降低了网络服务性能。因此，如何降低基于缓存机制的网络提供服务的延迟和代价成为近年来研究的热点问题。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种基于缓存机制的网络数据通信实现方法。节点通过本发明从距离最近的路由器获取数据，从而降低网络提供服务的延迟和代价，有效提高网络服务性能。

技术方案：本发明公开了一种基于缓存机制的网络数据通信实现方法，所述网络包含节点、接入节点和路由器；一种数据由名称唯一标识，名称包含名称ID和坐标；一个路由器包含两个以上的上游接口和两个以上的下游接口，上游接口与路由器相连，下游接口与接入节点相连；节点具有一个无线接口；一个接入节点具有一个有线接口和一个无线接口，有线接口与路由器相连，无线接口与节点相连；每个接口由接口ID唯一标识，接口ID为大于0的正整数；接口ID为z的接口记为接口z；一个接入节点和路由器具有唯一的坐标；一个节点由一个地址唯一标识，该地址包含坐标和接口ID；一个消息由消息类型唯一标识，如下表所示：

消息类型值	消息名称
		1	产生消息
2	确认消息
		3	邻居消息
4	查询消息
		5	响应消息
6	请求消息

接入节点保存一个数据表，每个数据表项包含名称、数值域和生命周期；产生消息包含消息类型和名称；确认消息包含消息类型、名称和数值域；数据DA1由名称NA1唯一标识，名称NA1由名称ID NID1和坐标CD1构成；接入节点AP1的坐标等于坐标CD1；接入节点AP1执行下述过程建立名称等于NA1且数值域等于DA1的数据表项：

步骤101：开始；

步骤102：接入节点AP1从无线接口发送一个产生消息，该产生消息的消息类型值为1，名称为NA1；

步骤103：节点接收到该产生消息，如果该节点能提供数据DA1，则执行步骤104，否则执行步骤106；

步骤104：接收到该产生消息的节点发送一个确认消息，该确认消息的消息类型值为2，名称等于该产生消息的名称，数值域等于DA1；

步骤105：接入节点AP1接收到该确认消息后查看数据表；如果存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该确认消息的名称，则将该数据表项的生命周期设置为最大值；否则，接入节点AP1创建一个数据表项，该数据表项的名称等于该确认消息的名称，数值域等于该产生消息负载中的数据，生命周期设置为最大值；

步骤106：结束。

接入节点通过上述过程建立数据表，从而为节点提供数据，由于节点与接入节点一跳可达，因此降低了数据产生的延迟和代价。上述过程通过生命周期来确保数据的有效性，从而确保能提供实施有效的数据，确保数据通信的成功率。

本发明所述方法中，路由器保存一个邻居表，一个邻居表项包含接口ID、坐标和生命周期；一个邻居消息包含消息类型和坐标；接入节点AP1定期执行下述操作：

步骤201：开始；

步骤203：接入节点AP1从有线接口发送一个邻居消息，该邻居消息的消息类型值为3，坐标等于接入节点AP1的坐标；

步骤204：路由器从接口f1接收到该邻居消息后查看邻居表，如果存在一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，则将该邻居表项的接口ID更新为f1，将生命周期设置为最大值；否则，该路由器创建一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，接口ID为f1，将生命周期设置为最大值；

步骤205：结束。

接入节点通过上述过程建立邻居表，这样路由器可以根据邻居表中的坐标以及接口ID实现消息的正确转发，从而确保了数据通信的正确性。上述过程通过生命周期来确保接入节点坐标和接口ID信息的正确性和实时性，从而确保了数据通信的成功率。

本发明所述方法中，路由器R1定期执行下述操作：

步骤301：开始；

步骤303：路由器R1从每个上游接口发送一个邻居消息，该邻居消息的消息类型值为3，坐标等于路由器R1的坐标；

步骤304：路由器从接口f2接收到该邻居消息后查看邻居表，如果存在一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，则将该邻居表项的接口ID更新为f2，将生命周期设置为最大值；否则，该路由器创建一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，接口ID为f2，将生命周期设置为最大值；

步骤305：结束。

路由器通过上述过程建立邻居表，这样路由器可以根据邻居表中的坐标选择最优的路由器作为下一跳以建立到达目的节点的最优路由路径；邻居表中的接口ID信息实现了消息的正确转发，从而确保了数据通信的正确性。上述过程通过生命周期来确保路由器坐标和接口ID信息的正确性和实时性，从而确保了数据通信的成功率。

本发明所述方法中，路由器保存一个查询表，一个查询表项包含接入节点坐标、接口ID和名称；一个路由器保存一个路径表，一个路径表项包含接入节点坐标、名称和生命周期；一个查询消息包含消息类型、名称和源地址；一个响应消息包含消息类型、名称、目的地址和负载；在数据DA1由名称NA1标识，名称NA1由名称ID NID1和坐标CD1构成，接入节点AP1的坐标等于CD1，节点ND2与接入节点AP2相连的条件下，如果数据DA1的点击率低于阈值，例如阈值设置为总点击量的3％，节点ND2则通过下述过程获取数据DA1：

步骤401：开始；

步骤402：节点发送一个查询消息，该查询消息的消息类型值为3，名称为NA1，源地址为0；接入节点AP2接收到该查询消息后创建一个地址，该地址的坐标等于接入节点AP2的坐标，接口ID等于无线接口的接口ID；接入节点AP2将该查询消息的源地址设置为创建的地址；接入节点AP2从有线接口发送该查询消息；

步骤403：如果接入节点接收到该查询消息，则执行步骤408，否则执行步骤404；

步骤404：路由器从接口x1接收到该查询消息后查看查询表，如果存在一个查询表项，该查询表项的名称等于该查询消息的名称且接口ID等于x1，则执行步骤411，否则执行步骤405；

步骤405：从接口x1接收到该查询消息的路由器查看查询表，如果存在一个查询表项，该查询表项的名称等于该查询消息的名称，则执行步骤406，否则执行步骤407；

步骤406：从接口x1接收到该查询消息的路由器创建一个查询表项，该查询表项的名称等于该查询消息的名称，接口ID等于x1，接入节点坐标等于该查询消息源地址的坐标，执行步骤411；

步骤407：从接口x1接收到该查询消息的路由器创建一个查询表项，该查询表项的名称等于该查询消息的名称，接口ID等于x1，接入节点坐标等于该查询消息源地址的坐标，该路由器选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与该查询消息名称中的坐标距离最近，从该邻居表项的接口ID所标识的接口转发该查询消息，执行步骤403；

步骤408：接入节点接收到查询消息后查看数据表，如果存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该查询消息的名称，则执行步骤410，否则执行步骤409；

步骤409：接收到查询消息的接入节点执行步骤101～106创建一个数据表项，该数据表项的名称等于该查询消息的名称；

步骤410：接收到查询消息的接入节点选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该查询消息的名称，从上游接口发送一个响应消息，该响应消息的消息类型值为4，名称等于该查询消息的名称，目的地址等于该查询消息的源地址，负载等于该数据表项的数值域值；

步骤411：如果接入节点接收到该响应消息，则执行步骤413，否则执行步骤412；

步骤412：路由器接收到该响应消息后选择所有名称域值等于该响应消息名称的查询表项，针对每个选中的查询表项，该路由器执行下述操作：该路由器查看是否存在一个路径表项，该路径表项的名称和接入节点坐标分别等于该查询表项的名称和接入节点坐标；如果存在，则将该路径坐标的生命周期设置为最大值，否则，该路由器创建一个路径表项，该路径表项的名称和接入节点坐标分别等于该查询表项的名称和接入节点坐标，生命周期设置为最大值，从该查询表项的接口ID所标识的接口转发该响应消息，删除该查询表项，执行步骤411；

步骤413：接入节点接收到响应消息后，选择一个接口，该接口的接口ID等于该响应消息目的地址的接口ID，从选中的接口转发该响应消息；

步骤414：节点接收到该响应消息后，保存响应消息中的数据；

步骤415：结束。

节点通过上述过程获取数据，由于上述过程通过邻居表来建立到达目的接入节点的最优路由路径，从而降低了数据通信延迟和代价；此外，由于节点的地址包含接口ID，从而实现了数据的正确转发，确保了数据通信的成功率。

本发明所述方法中，一个请求消息包含消息类型、名称、目的坐标和源地址；在数据DA1由名称NA1标识，名称NA1由名称ID NID1和坐标CD1构成，接入节点AP1的坐标等于CD1，节点ND2与接入节点AP2相连的条件下，如果数据DA1的点击率高于阈值，阈值例如等于或者高于总点击量的3％，节点ND2则通过下述过程获取数据DA1：

步骤501：开始；

步骤502：节点发送一个查询消息，该查询消息的消息类型值为5，名称为NA1，目的坐标等于坐标CD1，源地址为0；接入节点AP2接收到该请求消息后创建一个地址，该地址的坐标等于接入节点AP2的坐标，接口ID等于无线接口的接口ID；接入节点AP2将该请求消息的源地址设置为创建的地址；接入节点AP2从有线接口发送该请求消息；

步骤503：如果接入节点接收到该请求消息，则执行步骤510，否则执行步骤504；

步骤504：路由器从接口x2接收到该请求消息后查看查询表，如果存在一个查询表项，该查询表项的名称等于该请求消息的名称且接口ID等于x2，则执行步骤514，否则执行步骤505；

步骤505：从接口x2接收到该请求消息的路由器查看查询表，如果存在一个查询表项，该查询表项的名称等于该请求消息的名称，则执行步骤506，否则执行步骤507；

步骤506：从接口x2接收到该请求消息的路由器创建一个查询表项，该查询表项的名称等于该请求消息的名称，接口ID等于x2，接入节点坐标等于该请求消息源地址的坐标，执行步骤514；

步骤507：从接口x2接收到该请求消息的路由器创建一个查询表项，该查询表项的名称等于该请求消息的名称，接口ID等于x2，接入节点坐标等于该请求消息源地址的坐标，该路由器查看路径表，如果存在一个路径表项，该路径表项的名称等于该请求消息的名称且接入节点坐标与自己的坐标之间的距离小于自己的坐标与该请求消息名称中的坐标之间的距离，则执行步骤508，否则执行步骤509；

步骤508：从接口x2接收到该请求消息的路由器选择一个路径表项，该路径表项的名称等于该请求消息的名称且接入节点坐标与自己的坐标距离最近，将该请求消息的目的坐标更新为该路径消息的接入节点坐标；

步骤509：从接口x2接收到该请求消息的路由器选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与该请求消息目的坐标距离最近，从该邻居表项的接口ID所标识的接口转发该请求消息，执行步骤503；

步骤510：接入节点接收到请求消息，如果该接入节点为接入节点AP1，则执行步骤511，否则会自行步骤513；

步骤511：接收到请求消息的接入节点判断是否存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该请求消息的名称，如果是，则执行步骤513，否则执行步骤512；

步骤512：接收到请求消息的接入节点执行步骤101～106创建一个数据表项，该数据表项的名称等于该请求消息的名称；

步骤513：接收到请求消息的接入节点选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该请求消息的名称，从上游接口发送一个响应消息，该响应消息的消息类型值为4，名称等于该请求消息的名称，目的地址等于该请求消息的源地址，负载等于该数据表项的数值域值；

步骤514：如果接入节点接收到该响应消息，则执行步骤516，否则执行步骤515；

步骤515：路由器接收到该响应消息后选择所有名称域值等于该响应消息名称的查询表项，针对每个选中的查询表项，该路由器执行下述操作：该路由器查看是否存在一个路径表项，该路径表项的名称和接入节点坐标分别等于该查询表项的名称和接入节点坐标；如果存在，则将该路径坐标的生命周期设置为最大值，否则，该路由器创建一个路径表项，该路径表项的名称和接入节点坐标分别等于该查询表项的名称和接入节点坐标，生命周期设置为最大值，从该查询表项的接口ID所标识的接口转发该响应消息，删除该查询表项，执行步骤514；

步骤516：接入节点接收到响应消息后，选择一个接口，该接口的接口ID等于该响应消息目的地址的接口ID，从选中的接口转发该响应消息；

步骤517：节点接收到该响应消息后，保存响应消息中的数据；

步骤518：结束。

节点通过上述过程从距离最近的路由器获取数据，由于上述过程中路由器能够缓存数据并为节点提供数据，因此大幅度降低了数据通信延迟和代价，同时，上述过程通过邻居表来建立到达目的接入节点的最优路由路径，从而降低了数据通信延迟和代价；此外，由于节点的地址包含接口ID，从而实现了数据的正确转发，确保了数据通信的成功率。

有益效果：本发明提供了一种基于缓存机制的网络数据通信实现方法，用户通过本发明提供的方法能够快速获取数据，从而降低数据通信延迟和代价，提高服务质量。本发明可应用于智能家居、环境监测、路况监测等诸多领域，具有广泛的应用前景。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本发明所述的维护数据表流程示意图。

图2为本发明所述的维护邻居表流程示意图。

图3为本发明所述的创建邻居表流程示意图。

图4为本发明所述的获取数据流程示意图。

图5为本发明所述的数据通信流程示意图。

具体实施方式：

本发明提供了一种基于缓存机制的网络数据通信实现方法，用户通过本发明提供的方法能够快速获取数据，从而降低数据通信延迟和代价，提高服务质量。本发明可应用于智能家居、环境监测、路况监测等诸多领域，具有广泛的应用前景。

图1为本发明所述的维护数据表流程示意图。所述网络包含节点、接入节点和路由器；一种数据由名称唯一标识，名称包含名称ID和坐标；一个路由器包含两个以上的上游接口和两个以上的下游接口，上游接口与路由器相连，下游接口与接入节点相连；节点具有一个无线接口；一个接入节点具有一个有线接口和一个无线接口，有线接口与路由器相连，无线接口与节点相连；每个接口由接口ID唯一标识，接口ID为大于0的正整数；接口ID为z的接口记为接口z；一个接入节点和路由器具有唯一的坐标；一个节点由一个地址唯一标识，该地址包含坐标和接口ID；一个消息由消息类型唯一标识，如下表所示：

消息类型值	消息名称
		1	产生消息
2	确认消息
		3	邻居消息
4	查询消息
		5	响应消息
6	请求消息

接入节点保存一个数据表，每个数据表项包含名称、数值域和生命周期；产生消息包含消息类型和名称；确认消息包含消息类型、名称和数值域；数据DA1由名称NA1唯一标识，名称NA1由名称ID NID1和坐标CD1构成；接入节点AP1的坐标等于坐标CD1；接入节点AP1执行下述过程建立名称等于NA1且数值域等于DA1的数据表项：

步骤101：开始；

步骤102：接入节点AP1从无线接口发送一个产生消息，该产生消息的消息类型值为1，名称为NA1；

步骤103：节点接收到该产生消息，如果该节点能提供数据DA1，则执行步骤104，否则执行步骤106；

步骤104：接收到该产生消息的节点发送一个确认消息，该确认消息的消息类型值为2，名称等于该产生消息的名称，数值域等于DA1；

步骤105：接入节点AP1接收到该确认消息后查看数据表；如果存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该确认消息的名称，则将该数据表项的生命周期设置为最大值；否则，接入节点AP1创建一个数据表项，该数据表项的名称等于该确认消息的名称，数值域等于该产生消息负载中的数据，生命周期设置为最大值；

步骤106：结束。

接入节点通过上述过程建立数据表，从而为节点提供数据，由于节点与接入节点一跳可达，因此降低了数据产生的延迟和代价。上述过程通过生命周期来确保数据的有效性，从而确保能提供实施有效的数据，确保数据通信的成功率。

图2为本发明所述的维护邻居表流程示意图。路由器保存一个邻居表，一个邻居表项包含接口ID、坐标和生命周期；一个邻居消息包含消息类型和坐标；接入节点AP1定期执行下述操作：

步骤201：开始；

步骤203：接入节点AP1从有线接口发送一个邻居消息，该邻居消息的消息类型值为3，坐标等于接入节点AP1的坐标；

步骤204：路由器从接口f1接收到该邻居消息后查看邻居表，如果存在一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，则将该邻居表项的接口ID更新为f1，将生命周期设置为最大值；否则，该路由器创建一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，接口ID为f1，将生命周期设置为最大值；

步骤205：结束。

接入节点通过上述过程建立邻居表，这样路由器可以根据邻居表中的坐标以及接口ID实现消息的正确转发，从而确保了数据通信的正确性。上述过程通过生命周期来确保接入节点坐标和接口ID信息的正确性和实时性，从而确保了数据通信的成功率。

图3为本发明所述的创建邻居表流程示意图。路由器R1定期执行下述操作：

步骤301：开始；

步骤303：路由器R1从每个上游接口发送一个邻居消息，该邻居消息的消息类型值为3，坐标等于路由器R1的坐标；

步骤304：路由器从接口f2接收到该邻居消息后查看邻居表，如果存在一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，则将该邻居表项的接口ID更新为f2，将生命周期设置为最大值；否则，该路由器创建一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，接口ID为f2，将生命周期设置为最大值；

步骤305：结束。

路由器通过上述过程建立邻居表，这样路由器可以根据邻居表中的坐标选择最优的路由器作为下一跳以建立到达目的节点的最优路由路径；邻居表中的接口ID信息实现了消息的正确转发，从而确保了数据通信的正确性。上述过程通过生命周期来确保路由器坐标和接口ID信息的正确性和实时性，从而确保了数据通信的成功率。

图4为本发明所述的获取数据流程示意图。路由器保存一个查询表，一个查询表项包含接入节点坐标、接口ID和名称；一个路由器保存一个路径表，一个路径表项包含接入节点坐标、名称和生命周期；一个查询消息包含消息类型、名称和源地址；一个响应消息包含消息类型、名称、目的地址和负载；在数据DA1由名称NA1标识，名称NA1由名称ID NID1和坐标CD1构成，接入节点AP1的坐标等于CD1，节点ND2与接入节点AP2相连的条件下，如果数据DA1的点击率低于阈值，例如阈值设置为总点击量的3％，节点ND2则通过下述过程获取数据DA1：

步骤401：开始；

步骤402：节点发送一个查询消息，该查询消息的消息类型值为3，名称为NA1，源地址为0；接入节点AP2接收到该查询消息后创建一个地址，该地址的坐标等于接入节点AP2的坐标，接口ID等于无线接口的接口ID；接入节点AP2将该查询消息的源地址设置为创建的地址；接入节点AP2从有线接口发送该查询消息；

步骤403：如果接入节点接收到该查询消息，则执行步骤408，否则执行步骤404；

步骤404：路由器从接口x1接收到该查询消息后查看查询表，如果存在一个查询表项，该查询表项的名称等于该查询消息的名称且接口ID等于x1，则执行步骤411，否则执行步骤405；

步骤405：从接口x1接收到该查询消息的路由器查看查询表，如果存在一个查询表项，该查询表项的名称等于该查询消息的名称，则执行步骤406，否则执行步骤407；

步骤406：从接口x1接收到该查询消息的路由器创建一个查询表项，该查询表项的名称等于该查询消息的名称，接口ID等于x1，接入节点坐标等于该查询消息源地址的坐标，执行步骤411；

步骤407：从接口x1接收到该查询消息的路由器创建一个查询表项，该查询表项的名称等于该查询消息的名称，接口ID等于x1，接入节点坐标等于该查询消息源地址的坐标，该路由器选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与该查询消息名称中的坐标距离最近，从该邻居表项的接口ID所标识的接口转发该查询消息，执行步骤403；

步骤408：接入节点接收到查询消息后查看数据表，如果存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该查询消息的名称，则执行步骤410，否则执行步骤409；

步骤409：接收到查询消息的接入节点执行步骤101～106创建一个数据表项，该数据表项的名称等于该查询消息的名称；

步骤410：接收到查询消息的接入节点选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该查询消息的名称，从上游接口发送一个响应消息，该响应消息的消息类型值为4，名称等于该查询消息的名称，目的地址等于该查询消息的源地址，负载等于该数据表项的数值域值；

步骤411：如果接入节点接收到该响应消息，则执行步骤413，否则执行步骤412；

步骤412：路由器接收到该响应消息后选择所有名称域值等于该响应消息名称的查询表项，针对每个选中的查询表项，该路由器执行下述操作：该路由器查看是否存在一个路径表项，该路径表项的名称和接入节点坐标分别等于该查询表项的名称和接入节点坐标；如果存在，则将该路径坐标的生命周期设置为最大值，否则，该路由器创建一个路径表项，该路径表项的名称和接入节点坐标分别等于该查询表项的名称和接入节点坐标，生命周期设置为最大值，从该查询表项的接口ID所标识的接口转发该响应消息，删除该查询表项，执行步骤411；

步骤413：接入节点接收到响应消息后，选择一个接口，该接口的接口ID等于该响应消息目的地址的接口ID，从选中的接口转发该响应消息；

步骤414：节点接收到该响应消息后，保存响应消息中的数据；

步骤415：结束。

节点通过上述过程获取数据，由于上述过程通过邻居表来建立到达目的接入节点的最优路由路径，从而降低了数据通信延迟和代价；此外，由于节点的地址包含接口ID，从而实现了数据的正确转发，确保了数据通信的成功率。

图5为本发明所述的数据通信流程示意图。一个请求消息包含消息类型、名称、目的坐标和源地址；在数据DA1由名称NA1标识，名称NA1由名称ID NID1和坐标CD1构成，接入节点AP1的坐标等于CD1，节点ND2与接入节点AP2相连的条件下，如果数据DA1的点击率高于阈值，阈值例如等于或者高于总点击量的3％，节点ND2则通过下述过程获取数据DA1：

步骤501：开始；

步骤502：节点发送一个查询消息，该查询消息的消息类型值为5，名称为NA1，目的坐标等于坐标CD1，源地址为0；接入节点AP2接收到该请求消息后创建一个地址，该地址的坐标等于接入节点AP2的坐标，接口ID等于无线接口的接口ID；接入节点AP2将该请求消息的源地址设置为创建的地址；接入节点AP2从有线接口发送该请求消息；

步骤503：如果接入节点接收到该请求消息，则执行步骤510，否则执行步骤504；

步骤504：路由器从接口x2接收到该请求消息后查看查询表，如果存在一个查询表项，该查询表项的名称等于该请求消息的名称且接口ID等于x2，则执行步骤514，否则执行步骤505；

步骤505：从接口x2接收到该请求消息的路由器查看查询表，如果存在一个查询表项，该查询表项的名称等于该请求消息的名称，则执行步骤506，否则执行步骤507；

步骤506：从接口x2接收到该请求消息的路由器创建一个查询表项，该查询表项的名称等于该请求消息的名称，接口ID等于x2，接入节点坐标等于该请求消息源地址的坐标，执行步骤514；

步骤507：从接口x2接收到该请求消息的路由器创建一个查询表项，该查询表项的名称等于该请求消息的名称，接口ID等于x2，接入节点坐标等于该请求消息源地址的坐标，该路由器查看路径表，如果存在一个路径表项，该路径表项的名称等于该请求消息的名称且接入节点坐标与自己的坐标之间的距离小于自己的坐标与该请求消息名称中的坐标之间的距离，则执行步骤508，否则执行步骤509；

步骤508：从接口x2接收到该请求消息的路由器选择一个路径表项，该路径表项的名称等于该请求消息的名称且接入节点坐标与自己的坐标距离最近，将该请求消息的目的坐标更新为该路径消息的接入节点坐标；

步骤509：从接口x2接收到该请求消息的路由器选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与该请求消息目的坐标距离最近，从该邻居表项的接口ID所标识的接口转发该请求消息，执行步骤503；

步骤510：接入节点接收到请求消息，如果该接入节点为接入节点AP1，则执行步骤511，否则会自行步骤513；

步骤511：接收到请求消息的接入节点判断是否存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该请求消息的名称，如果是，则执行步骤513，否则执行步骤512；

步骤512：接收到请求消息的接入节点执行步骤101～106创建一个数据表项，该数据表项的名称等于该请求消息的名称；

步骤513：接收到请求消息的接入节点选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该请求消息的名称，从上游接口发送一个响应消息，该响应消息的消息类型值为4，名称等于该请求消息的名称，目的地址等于该请求消息的源地址，负载等于该数据表项的数值域值；

步骤514：如果接入节点接收到该响应消息，则执行步骤516，否则执行步骤515；

步骤515：路由器接收到该响应消息后选择所有名称域值等于该响应消息名称的查询表项，针对每个选中的查询表项，该路由器执行下述操作：该路由器查看是否存在一个路径表项，该路径表项的名称和接入节点坐标分别等于该查询表项的名称和接入节点坐标；如果存在，则将该路径坐标的生命周期设置为最大值，否则，该路由器创建一个路径表项，该路径表项的名称和接入节点坐标分别等于该查询表项的名称和接入节点坐标，生命周期设置为最大值，从该查询表项的接口ID所标识的接口转发该响应消息，删除该查询表项，执行步骤514；

步骤516：接入节点接收到响应消息后，选择一个接口，该接口的接口ID等于该响应消息目的地址的接口ID，从选中的接口转发该响应消息；

步骤517：节点接收到该响应消息后，保存响应消息中的数据；

步骤518：结束。

节点通过上述过程从距离最近的路由器获取数据，由于上述过程中路由器能够缓存数据并为节点提供数据，因此大幅度降低了数据通信延迟和代价，同时，上述过程通过邻居表来建立到达目的接入节点的最优路由路径，从而降低了数据通信延迟和代价；此外，由于节点的地址包含接口ID，从而实现了数据的正确转发，确保了数据通信的成功率。

实施例1

基于表1的仿真参数，本实施例模拟了本发明中的一种基于缓存机制的网络数据通信实现方法，该实现方法的性能分析如下：当数据量增加时，网络性能下降，数据通信延迟有所增加，当数据量减少时，网络性能增强，数据通信延迟降低，数据获取的平均延迟为1017ms。

表1仿真参数

本发明提供了一种基于缓存机制的网络数据通信实现方法的思路，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种基于缓存机制的网络数据通信实现方法，其特征在于，所述网络包含节点、接入节点和路由器；一种数据由名称唯一标识，名称包含名称ID和坐标；一个路由器包含两个以上的上游接口和两个以上的下游接口，上游接口与路由器相连，下游接口与接入节点相连；节点具有一个无线接口；一个接入节点具有一个有线接口和一个无线接口，有线接口与路由器相连，无线接口与节点相连；每个接口由接口ID唯一标识，接口ID为大于0的正整数；接口ID为z的接口记为接口z；一个接入节点和路由器具有唯一的坐标；一个节点由一个地址唯一标识，该地址包含坐标和接口ID；

一个消息由消息类型唯一标识，如下所示，消息类型值分别为1、2、3、4、5和6，分别对应的消息名称为产生消息、确认消息、邻居消息、查询消息、响应消息和请求消息；

接入节点保存一个数据表，每个数据表项包含名称、数值域和生命周期；产生消息包含消息类型和名称；确认消息包含消息类型、名称和数值域；数据DA1由名称NA1唯一标识，名称NA1由名称ID NID1和坐标CD1构成；接入节点AP1的坐标等于坐标CD1；接入节点AP1执行下述过程建立名称等于NA1且数值域等于DA1的数据表项：

步骤101：开始；

步骤102：接入节点AP1从无线接口发送一个产生消息，该产生消息的消息类型值为1，名称为NA1；

步骤103：节点接收到该产生消息，如果该节点能提供数据DA1，则执行步骤104，否则执行步骤106；

步骤104：接收到该产生消息的节点发送一个确认消息，该确认消息的消息类型值为2，名称等于该产生消息的名称，数值域等于DA1；

步骤105：接入节点AP1接收到该确认消息后查看数据表；如果存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该确认消息的名称，则将该数据表项的生命周期设置为最大值；否则，接入节点AP1创建一个数据表项，该数据表项的名称等于该确认消息的名称，数值域等于该产生消息负载中的数据，生命周期设置为最大值；

步骤106：结束；

路由器保存一个邻居表，一个邻居表项包含接口ID、坐标和生命周期；一个邻居消息包含消息类型和坐标；接入节点AP1定期执行下述操作：

步骤201：开始；

步骤203：接入节点AP1从有线接口发送一个邻居消息，该邻居消息的消息类型值为3，坐标等于接入节点AP1的坐标；

步骤204：路由器从接口f1接收到该邻居消息后查看邻居表，如果存在一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，则将该邻居表项的接口ID更新为f1，将生命周期设置为最大值；否则，该路由器创建一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，接口ID为f1，将生命周期设置为最大值；

步骤205：结束；

路由器R1定期执行下述操作：

步骤301：开始；

步骤303：路由器R1从每个上游接口发送一个邻居消息，该邻居消息的消息类型值为3，坐标等于路由器R1的坐标；

步骤304：路由器从接口f2接收到该邻居消息后查看邻居表，如果存在一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，则将该邻居表项的接口ID更新为f2，将生命周期设置为最大值；否则，该路由器创建一个邻居表项，该邻居表项的坐标等于该邻居消息的坐标，接口ID为f2，将生命周期设置为最大值；

步骤305：结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于缓存机制的网络数据通信实现方法，其特征在于，路由器保存一个查询表，一个查询表项包含接入节点坐标、接口ID和名称；一个路由器保存一个路径表，一个路径表项包含接入节点坐标、名称和生命周期；一个查询消息包含消息类型、名称和源地址；一个响应消息包含消息类型、名称、目的地址和负载；在数据DA1由名称NA1标识，名称NA1由名称ID NID1和坐标CD1构成，接入节点AP1的坐标等于CD1，节点ND2与接入节点AP2相连的条件下，如果数据DA1的点击率低于阈值，节点ND2则通过下述过程获取数据DA1：

步骤401：开始；

步骤402：节点发送一个查询消息，该查询消息的消息类型值为4，名称为NA1，源地址为0；接入节点AP2接收到该查询消息后创建一个地址，该地址的坐标等于接入节点AP2的坐标，接口ID等于无线接口的接口ID；接入节点AP2将该查询消息的源地址设置为创建的地址；接入节点AP2从有线接口发送该查询消息；

步骤403：如果接入节点接收到该查询消息，则执行步骤408，否则执行步骤404；

步骤404：路由器从接口x1接收到该查询消息后查看查询表，如果存在一个查询表项，该查询表项的名称等于该查询消息的名称且接口ID等于x1，则执行步骤411，否则执行步骤405；

步骤405：从接口x1接收到该查询消息的路由器查看查询表，如果存在一个查询表项，该查询表项的名称等于该查询消息的名称，则执行步骤406，否则执行步骤407；

步骤406：从接口x1接收到该查询消息的路由器创建一个查询表项，该查询表项的名称等于该查询消息的名称，接口ID等于x1，接入节点坐标等于该查询消息源地址的坐标，执行步骤411；

步骤407：从接口x1接收到该查询消息的路由器创建一个查询表项，该查询表项的名称等于该查询消息的名称，接口ID等于x1，接入节点坐标等于该查询消息源地址的坐标，该路由器选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与该查询消息名称中的坐标距离最近，从该邻居表项的接口ID所标识的接口转发该查询消息，执行步骤403；

步骤408：接入节点接收到查询消息后查看数据表，如果存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该查询消息的名称，则执行步骤410，否则执行步骤409；

步骤409：接收到查询消息的接入节点执行步骤101～106创建一个数据表项，该数据表项的名称等于该查询消息的名称；

步骤410：接收到查询消息的接入节点选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该查询消息的名称，从上游接口发送一个响应消息，该响应消息的消息类型值为5，名称等于该查询消息的名称，目的地址等于该查询消息的源地址，负载等于该数据表项的数值域值；

步骤411：如果接入节点接收到该响应消息，则执行步骤413，否则执行步骤412；

步骤412：路由器接收到该响应消息后选择所有名称域值等于该响应消息名称的查询表项，针对每个选中的查询表项，该路由器执行下述操作：该路由器查看是否存在一个路径表项，该路径表项的名称和接入节点坐标分别等于该查询表项的名称和接入节点坐标；如果存在，则将该路径坐标的生命周期设置为最大值，否则，该路由器创建一个路径表项，该路径表项的名称和接入节点坐标分别等于该查询表项的名称和接入节点坐标，生命周期设置为最大值，从该查询表项的接口ID所标识的接口转发该响应消息，删除该查询表项，执行步骤411；

步骤413：接入节点接收到响应消息后，选择一个接口，该接口的接口ID等于该响应消息目的地址的接口ID，从选中的接口转发该响应消息；

步骤414：节点接收到该响应消息后，保存响应消息中的数据；

步骤415：结束。

3.根据权利要求1所述的一种基于缓存机制的网络数据通信实现方法，其特征在于，一个请求消息包含消息类型、名称、目的坐标和源地址；在数据DA1由名称NA1标识，名称NA1由名称ID NID1和坐标CD1构成，接入节点AP1的坐标等于CD1，节点ND2与接入节点AP2相连的条件下，如果数据DA1的点击率高于阈值，节点ND2则通过下述过程获取数据DA1：

步骤501：开始；

步骤502：节点发送一个请求消息，该请求消息的消息类型值为6，名称为NA1，目的坐标等于坐标CD1，源地址为0；接入节点AP2接收到该请求消息后创建一个地址，该地址的坐标等于接入节点AP2的坐标，接口ID等于无线接口的接口ID；接入节点AP2将该请求消息的源地址设置为创建的地址；接入节点AP2从有线接口发送该请求消息；

步骤503：如果接入节点接收到该请求消息，则执行步骤510，否则执行步骤504；

步骤504：路由器从接口x2接收到该请求消息后查看查询表，如果存在一个查询表项，该查询表项的名称等于该请求消息的名称且接口ID等于x2，则执行步骤514，否则执行步骤505；

步骤505：从接口x2接收到该请求消息的路由器查看查询表，如果存在一个查询表项，该查询表项的名称等于该请求消息的名称，则执行步骤506，否则执行步骤507；

步骤506：从接口x2接收到该请求消息的路由器创建一个查询表项，该查询表项的名称等于该请求消息的名称，接口ID等于x2，接入节点坐标等于该请求消息源地址的坐标，执行步骤514；

步骤507：从接口x2接收到该请求消息的路由器创建一个查询表项，该查询表项的名称等于该请求消息的名称，接口ID等于x2，接入节点坐标等于该请求消息源地址的坐标，该路由器查看路径表，如果存在一个路径表项，该路径表项的名称等于该请求消息的名称且接入节点坐标与自己的坐标之间的距离小于自己的坐标与该请求消息名称中的坐标之间的距离，则执行步骤508，否则执行步骤509；

步骤508：从接口x2接收到该请求消息的路由器选择一个路径表项，该路径表项的名称等于该请求消息的名称且接入节点坐标与自己的坐标距离最近，将该请求消息的目的坐标更新为该路径消息的接入节点坐标；

步骤509：从接口x2接收到该请求消息的路由器选择一个邻居表项，该邻居表项的坐标与该请求消息目的坐标距离最近，从该邻居表项的接口ID所标识的接口转发该请求消息，执行步骤503；

步骤510：接入节点接收到请求消息，如果该接入节点为接入节点AP1，则执行步骤511，否则会执行步骤513；

步骤511：接收到请求消息的接入节点判断是否存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该请求消息的名称，如果是，则执行步骤513，否则执行步骤512；

步骤512：接收到请求消息的接入节点执行步骤101～106创建一个数据表项，该数据表项的名称等于该请求消息的名称；

步骤513：接收到请求消息的接入节点选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该请求消息的名称，从上游接口发送一个响应消息，该响应消息的消息类型值为5，名称等于该请求消息的名称，目的地址等于该请求消息的源地址，负载等于该数据表项的数值域值；

步骤514：如果接入节点接收到该响应消息，则执行步骤516，否则执行步骤515；

步骤515：路由器接收到该响应消息后选择所有名称域值等于该响应消息名称的查询表项，针对每个选中的查询表项，该路由器执行下述操作：该路由器查看是否存在一个路径表项，该路径表项的名称和接入节点坐标分别等于该查询表项的名称和接入节点坐标；如果存在，则将该路径坐标的生命周期设置为最大值，否则，该路由器创建一个路径表项，该路径表项的名称和接入节点坐标分别等于该查询表项的名称和接入节点坐标，生命周期设置为最大值，从该查询表项的接口ID所标识的接口转发该响应消息，删除该查询表项，执行步骤514；

步骤516：接入节点接收到响应消息后，选择一个接口，该接口的接口ID等于该响应消息目的地址的接口ID，从选中的接口转发该响应消息；

步骤517：节点接收到该响应消息后，保存响应消息中的数据；

步骤518：结束。

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