CN112787926A - 用于对兴趣包进行分段路由的装置、方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明的示例性实施例提供一种用于对兴趣包进行分段路由的装置、方法及其系统，所述装置包括：请求处理模块，被配置为从入口节点接收兴趣包请求信息；拓扑管理模块，被配置为响应于兴趣包请求信息获取与入口节点对应的拓扑信息；内容路由模块，被配置为基于与入口节点对应的拓扑信息计算最佳路径信息；分段路由引擎模块，被配置为将内容路由模块计算得到的最佳路径信息发送到入口节点，以使得入口节点基于最佳路径信息所指示的最佳路径将兴趣包请求信息发送到出口节点。

Description

用于对兴趣包进行分段路由的装置、方法和系统

技术领域

本发明总体说来涉及分段路由机制，更具体地讲，涉及一种用于对兴趣包进行分段路由的装置、方法和系统。

背景技术

随着计算机网络的普及，越来越多的用户通过计算机网络实现各种数据的传输，例如，针对文档、图片或视频等的数据传输。作为未来网络的一种重要形态，信息中心网络(ICN)正引起研究者的关注。ICN以名字为中心，提出了一种革命性的全新互联网架构。ICN的基本特征之一是准确、及时地返回用户所请求的内容。由于网络中无处不在的缓存被集成为内容路由器的功能，ICN路由面临着许多挑战。

由于ICN路由决定了数据包转发和内容检索的效率，ICN路由机制吸引了众多研究者的关注。在现有技术中，研究者首先提出了泛洪算法来解决ICN路由问题。虽然可以保证通过可靠的输出接口检索所请求的内容，但这种通过多次转发获得最优路径的方法可能会造成严重的流量冗余和较高的网络开销。而且很难实现域之间的相互访问。因此，研究者提出了一种基于簇的路由算法来减少兴趣包泛洪，以及一种基于相邻块间关系的路由发现机制，以减少连续注水造成的开销。虽然在一定程度上降低了连续洪水带来的开销，但难以控制洪水的程度。

为此，研究者开始尝试研究基于“最佳”传出接口转发兴趣包的多种路由方案。研究者提出了以内容为中心的路由服务，利用蚁群算法优化了服务路由决策(SoCCeR)。然而，在考虑网络规模、时间规模和FIB(即，转发信息数据库)大小时，这些路由方案很难确定哪个外向接口是FIB的“最佳”接口。另外，研究者还聚焦于软件定义网络(SDN)的路由方案。例如，研究者提出了一种新的基于SDN的路由方法(SRSC)，它只依赖内容中心网络(CCN)架构，不使用TCP/IP，不采用现有的SDN通信协议。

因此，现有的ICN路由方式在准确、及时地返回用户所请求的内容方面已经无法满足人们对数据传输的需求，需要提出一种更有效的ICN路由方式。

发明内容

本发明的示例性实施例在于提供了一种用于对兴趣包进行分段路由的装置、方法和系统，以高效地实现ICN路由和数据包的转发。

根据本发明的一方面，提出了一种用于对兴趣包进行分段路由的装置，所述装置包括：请求处理模块，被配置为从入口节点接收兴趣包请求信息；拓扑管理模块，被配置为响应于兴趣包请求信息获取与入口节点对应的拓扑信息；内容路由模块，被配置为基于与入口节点对应的拓扑信息计算最佳路径信息；分段路由引擎模块，被配置为将内容路由模块计算得到的最佳路径信息发送到入口节点，以使得入口节点基于最佳路径信息所指示的最佳路径将兴趣包请求信息发送到出口节点。

可选地，兴趣包请求信息可以是包括兴趣包的请求信息。

可选地，与入口节点对应的拓扑信息可以是入口节点所在拓扑的完整信息，并且可包括静态拓扑信息和动态拓扑信息。

可选地，最佳路径信息可包括从入口节点到出口节点的最佳路径。

可选地，分段路由引擎模块还可被配置为执行以下处理：从拓扑管理模块获取与入口节点对应的拓扑中的每个节点的唯一标识；对每个节点的唯一标识分配对应的标签，以作为每个节点的标签；将每个节点的标签与最佳路径信息结合以产生与最佳路径信息对应的标签栈；将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

可选地，与最佳路径信息对应的标签栈还可包括兴趣包。

可选地，分段路由引擎模块还可被配置为通过分段路由协议将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

可选地，最佳路径信息所指示的最佳路径可仅包括入口节点和出口节点，入口节点和出口节点中的每个节点可包括内容存储模块和等待的兴趣包模块，其中，内容存储模块用于缓存节点内容，等待的兴趣包模块包括等待的兴趣包表并且用于兴趣包的传递。

可选地，最佳路径信息所指示的最佳路径可包括入口节点、出口节点和至少一个中间节点，所述至少一个中间节点、入口节点和出口节点中的每个节点可包括内容存储模块和等待的兴趣包模块，其中，内容存储模块用于缓存节点内容，等待的兴趣包模块包括等待的兴趣包表并且用于兴趣包的传递。

可选地，所述装置还可包括缓存管理模块，所述缓存管理模块可被配置为对经由所述装置处理的数据进行聚类缓存处理。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于对兴趣包进行分段路由的方法，所述方法包括：从入口节点接收兴趣包请求信息；响应于兴趣包请求信息获取与入口节点对应的拓扑信息；基于与入口节点对应的拓扑信息计算最佳路径信息；将计算得到的最佳路径信息发送到入口节点，以使入口节点基于最佳路径信息所指示的最佳路径将兴趣包请求信息发送到出口节点。

可选地，将计算得到的最佳路径信息发送到入口节点的步骤可包括：获取与入口节点对应的拓扑中的每个节点的唯一标识；对每个节点的唯一标识分配对应的标签，以作为每个节点的标签；将每个节点的标签与最佳路径信息结合以产生与最佳路径信息对应的标签栈；将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

可选地，将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点的步骤可包括：通过分段路由协议将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

可选地，兴趣包请求信息可以是包括兴趣包的请求信息；与入口节点对应的拓扑信息可以是入口节点所在拓扑的完整信息，并且可包括静态拓扑信息和动态拓扑信息；最佳路径信息可包括从入口节点到出口节点的最佳路径。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于对兴趣包进行分段路由的系统，所述系统包括：入口节点和出口节点；控制装置，被配置为执行以下处理：从入口节点接收兴趣包请求信息；响应于兴趣包请求信息，获取与入口节点对应的拓扑信息；基于与入口节点对应的拓扑信息计算最佳路径信息；将最佳路径信息发送到入口节点，其中，入口节点基于从控制装置接收的最佳路径信息所指示的最佳路径将兴趣包请求信息发送到出口节点。

可选地，控制装置还可被配置为执行以下处理：获取与入口节点对应的拓扑中的每个节点的唯一标识；对每个节点的唯一标识分配对应的标签，以作为每个节点的标签；将每个节点的标签与最佳路径信息结合以产生与最佳路径信息对应的标签栈；将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

可选地，控制装置还可被配置为通过分段路由协议将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

可选地，兴趣包请求信息可以是包括兴趣包的请求信息；与入口节点对应的拓扑信息可以是入口节点所在拓扑的完整信息，并且可包括静态拓扑信息和动态拓扑信息；最佳路径信息可包括从入口节点到出口节点的最佳路径。

可选地，控制装置还可被配置为对经由控制装置处理的数据进行聚类缓存处理。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于对数据进行分段路由的方法，所述方法包括：入口节点将兴趣包请求信息发送到控制装置；控制装置从入口节点接收兴趣包请求信息，并且响应于兴趣包请求信息，获取与入口节点对应的拓扑信息；控制装置基于与入口节点对应的拓扑信息计算最佳路径信息；控制装置将最佳路径信息发送到入口节点；并且入口节点基于从控制装置接收的最佳路径信息所指示的最佳路径将兴趣包请求信息发送到出口节点。

可选地，控制装置将最佳路径信息发送到入口节点的步骤可包括：获取与入口节点对应的拓扑中的每个节点的唯一标识；对每个节点的唯一标识分配对应的标签，以作为每个节点的标签；将每个节点的标签与最佳路径信息结合以产生与最佳路径信息对应的标签栈；将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

可选地，将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点的步骤可包括：通过分段路由协议将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

可选地，兴趣包请求信息可以是包括兴趣包的请求信息；与入口节点对应的拓扑信息可以是入口节点所在拓扑的完整信息，并且可包括静态拓扑信息和动态拓扑信息；最佳路径信息可包括从入口节点到出口节点的最佳路径。

上述用于对数据进行分段路由的装置、方法和系统，能够高效地实现ICN路由和数据包的转发，满足了用户低延迟、高可靠性的要求。

将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。

附图说明

通过下面结合附图对本发明的示例性实施例进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出根据本发明示例性实施例的用于对兴趣包进行分段路由的装置的框图；

图2示出根据本发明示例性实施例的用于对兴趣包进行分段路由的系统的框图；

图3示出根据本发明示例性实施例的用于对兴趣包进行分段路由的系统的网络架构的框图；

图4示出根据本发明示例性实施例的用于对兴趣包进行分段路由的方法的流程图；

图5示出根据本发明另一示例性实施例的用于对兴趣包进行分段路由的方法的流程图；

图6A和图6B是不同的路由方法的平均时延的仿真结果的示意图；

图7是不同的路由方法的平均路由跳数的仿真结果的示意图；

图8是不同的路由方法的缓存命中率的仿真结果的示意图。

具体实施方式

在本文中参照附图详细描述示例性实施例，使示例性实施例所示领域的普通技术人员可以容易地执行本公开。然而，本发明构思可被实施为许多不同形式，而不应被解释为限于在此阐述的示例性实施例。在附图中，为了解释简明，省略与描述无关的部件，并且在整个附图中，相似的标号指示相似元件。

图1示出根据本发明示例性实施例的用于对兴趣包进行分段路由(SR)的装置10的框图。

如图1所示，用于对兴趣包进行分段路由的装置10包括：请求处理模块100、拓扑管理模块200、内容路由模块300和分段路由引擎模块400。这些模块可由装置中的硬件器件(例如，数字信号处理器、现场可编程门阵列等通用硬件处理器，或专用芯片(例如近距离通信芯片)等专用硬件处理器)来实现，也可完全通过计算机程序来以软件方式实现。例如，被实现为装置中用于对兴趣包进行分段路由的各个软件模块(作为示例，所述各个软件模块可构成用于对数据进行分段路由的专门应用)。这里，装置可以是能够实现用于对兴趣包进行分段路由的控制功能的控制器、服务器、电子装置等各种设备。例如，装置可包括智能穿戴设备、智能手机、个人计算机、平板电脑、数字多媒体播放器和个人数字助理(PDA)等。

请求处理模块100用于从入口节点接收兴趣包请求信息。优选地，兴趣包请求信息可以是包括兴趣包的请求信息。可选地，本公开中所涉及的所有的节点均可由装置中的硬件器件(例如，数字信号处理器、现场可编程门阵列等通用硬件处理器，或专用芯片(例如近距离通信芯片)等专用硬件处理器)来实现，也可完全通过计算机程序来以软件方式实现(例如，虚拟的网络节点)。这里，装置可以是能够实现发送兴趣包相关信息的服务器、电子装置等各种设备。例如，装置可包括智能穿戴设备、智能手机、个人计算机、平板电脑、数字多媒体播放器和个人数字助理(PDA)等。

拓扑管理模块200用于响应于兴趣包请求信息获取与入口节点对应的拓扑信息。优选地，与入口节点对应的拓扑信息可以是入口节点所在拓扑的完整信息，并且可包括静态拓扑信息和动态拓扑信息。

内容路由模块300用于基于与入口节点对应的拓扑信息计算最佳路径信息。优选地，最佳路径信息可包括从入口节点到出口节点的最佳路径。作为优选方式，内容路由模块可以是基于缓存感知(cache-aware)的内容路由模块。

分段路由引擎模块400用于将内容路由模块计算得到的最佳路径信息发送到入口节点，以使入口节点基于最佳路径信息所指示的最佳路径将兴趣包请求信息发送到出口节点。

进一步地，分段路由引擎模块400还可被配置为用于执行以下处理：从拓扑管理模块获取与入口节点对应的拓扑中的每个节点的唯一标识(ID)；对每个节点的唯一标识分配对应的标签，以作为每个节点的标签；将每个节点的标签与最佳路径信息结合以产生与最佳路径信息对应的标签栈；将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

优选地，与最佳路径信息对应的标签栈还可包括兴趣包。也就是说，与最佳路径信息对应的标签栈可携带兴趣包的信息，该信息仅用作标识功能，即，标识了该标签栈应该被发送到的入口节点(而不是其他节点)。

优选地，分段路由引擎模块400还可被配置为通过分段路由协议将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

可选地，最佳路径信息所指示的最佳路径可包括入口节点和出口节点，入口节点和出口节点中的每个节点可包括内容存储模块和等待的兴趣包模块，其中，内容存储模块用于缓存节点内容，等待的兴趣包模块包括等待的兴趣包表并且用于兴趣包的传递。

可选地，最佳路径信息所指示的最佳路径可包括入口节点、出口节点和至少一个中间节点，所述至少一个中间节点、入口节点和出口节点中的每个节点可包括内容存储(CS)模块和等待的兴趣包(PIT)模块，其中，内容存储模块用于缓存节点内容，等待的兴趣包模块包括等待的兴趣包表并且用于兴趣包的传递。

可选地，装置10还可包括缓存管理模块(未示出)。缓存管理模块可被配置为对经由装置处理的数据进行聚类缓存处理。作为优选方式，聚类缓存处理可以是基于名字的缓存聚类处理。

图2示出根据本发明示例性实施例的用于对兴趣包进行分段路由的系统20的框图。

用于对兴趣包进行分段路由的系统20包括：入口节点201和控制装置202。

入口节点201用于将兴趣包请求信息发送到控制装置。入口节点201用于基于从控制装置接收的最佳路径信息所指示的最佳路径将兴趣包请求信息发送到出口节点。

控制装置202被配置为用于执行以下处理：从入口节点201接收兴趣包请求信息；响应于兴趣包请求信息，获取与入口节点201对应的拓扑信息；基于与入口节点201对应的拓扑信息计算最佳路径信息；将最佳路径信息发送到入口节点201。优选地，控制装置202可以是图1所示的装置10，并且执行装置10所能够执行的所有操作。

优选地，控制装置202还可被配置为执行以下处理：获取与入口节点对应的拓扑中的每个节点的唯一标识(ID)；对每个节点的唯一标识分配对应的标签，以作为每个节点的标签；将每个节点的标签与最佳路径信息结合以产生与最佳路径信息对应的标签栈；将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

优选地，控制装置202还可被配置为通过分段路由协议将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

优选地，兴趣包请求信息可以是包括兴趣包的请求信息。优选地，与入口节点对应的拓扑信息可以是入口节点所在拓扑的完整信息，并且可包括静态拓扑信息和动态拓扑信息。优选地，最佳路径信息可包括从入口节点到出口节点的最佳路径。

优选地，控制装置202还可被配置为对经由控制装置202处理的数据进行聚类缓存处理。

在本申请中，用于对兴趣包进行分段路由的装置、方法和系统可应用于但不限于ICN、SDN等的下一代网络中。作为优选方式，下面对用于对兴趣包进行分段路由的系统所在的下一代网络的网络架构30。

作为优选示例，用于对兴趣包进行分段路由的系统也可包括：入口节点、控制装置和出口节点。该系统的具体实现方式可参照关于图1和图2的详细描述，在此不再赘述。

图3示出根据本发明示例性实施例的用于对兴趣包进行分段路由的系统的网络架构30的框图。

网络架构30包括控制平面301和数据平面302。

控制平面301可包括至少一个控制装置。控制装置可以是能够实现用于对兴趣包进行分段路由的控制功能的控制器、服务器、电子装置等各种设备。例如，控制装置可包括智能穿戴设备、智能手机、个人计算机、平板电脑、数字多媒体播放器和个人数字助理(PDA)等。控制平面301(例如，控制装置)可包括北向接口和南向接口，北向接口用于从数据平面302接收数据，南向接口用于向数据平面302发送数据。

数据平面302可包括至少两个节点。每个节点包括两部分信息，即，内容存储(CS)信息和等待的兴趣包(PIT)信息，分别用于节点内容缓存和数据包的传递。

如图3所示，控制平面301可例如包括一个控制装置，数据平面302可例如包括四个节点，即，节点A、节点B、节点C和节点D。图3所示的配置仅仅是一个示例，控制平面301和数据平面302可被配置为分别括一个控制装置和大于四个节点，或者，可被配置为分别包括大于一个控制装置和至少两个节点。

控制平面301可包括但不限于五个模块：请求处理模块、拓扑管理模块、内容路由模块、分段路由引擎模块和缓存管理模块。请求处理模块包括北向接口(用于从数据平面301接收数据)，并且包含多个程序单元来接收数据平面302的请求(例如，连接请求、数据请求等)。计算请求的最佳转发路径，并释放相应最佳转发路径的标签栈。当控制装置接收到来自数据平面302的请求时，请求处理模块可触发拓扑管理模块获取静态拓扑信息和动态拓扑信息，以便完成进一步的缓存管理和内容路由。最后，分段路由引擎模块完成与最佳路径信息(例如，最佳路径列表)对应的标签栈的生成和下发。具体分段路由实现过程可如下所述。

优选地，当兴趣包到达的节点A未缓存用户请求的内容时，控制平面301的控制装置(例如，请求处理模块)通过北向接口从数据平面302的节点A接收兴趣包请求信息。随后，控制平面301的控制装置(例如，拓扑管理模块)响应于兴趣包请求信息而获取与节点A(此时节点A作为入口节点)对应的拓扑信息。随后，控制平面301的控制装置(例如，内容路由模块)基于拓扑信息来计算到达内容提供方(例如，节点D)的最佳路径信息。随后，控制平面301的控制装置(例如，分段路由引擎模块)将最佳路径信息发送到数据平面302的节点A。最后，数据平面302的节点A基于最佳路径信息所指示的最佳路径将兴趣包请求信息发送到内容提供方(例如，节点D，此时节点D作为出口节点)。

优选地，上述兴趣包的分段路由(即，兴趣包的转发)是通过分段路由协议生成的标签栈实现的。具体实现方式可参照关于图1和图4的详细描述，在此不再赘述。

在网络架构30中，控制平面301与数据平面302是解耦的。控制平面301负责缓存管理、路由决策和标签栈的下发，在分段路由协议的控制下，数据平面302完成标签栈从内容请求方(例如，节点A)到内容提供方(例如，节点D)的高效转发。

图4示出根据本发明示例性实施例的用于对兴趣包进行分段路由的方法40的流程图。作为示例，图4的方法可由图1所示的装置来实现，也可完全基于计算机程序流程来实现。可选地，当兴趣包所请求的内容未缓存在入口节点(也可称为请求源节点)(例如，入口节点的CS模块)中时，使用分段路由机制来引导兴趣包的转发。具体转发方法如下。

在步骤S401，从入口节点接收兴趣包请求信息。优选地，兴趣包请求信息可以是包括兴趣包的请求信息。

在步骤S402，响应于兴趣包请求信息获取与入口节点对应的拓扑信息。优选地，与入口节点对应的拓扑信息可以是入口节点所在拓扑的完整信息，并且可包括静态拓扑信息和动态拓扑信息。可选地，可对与入口节点对应的拓扑信息进行聚类缓存处理，以对所述拓扑信息进行存储。作为优选方式，聚类缓存处理可以是基于名字的缓存聚类处理。

在步骤S403，基于与入口节点对应的拓扑信息计算最佳路径信息。优选地，最佳路径信息可包括从入口节点到出口节点的最佳路径。作为优选方式，计算最佳路径信息的方式可以是基于缓存感知(cache-aware)的路径计算。

在步骤S404，将计算得到的最佳路径信息发送到入口节点，以使入口节点基于最佳路径信息所指示的最佳路径将兴趣包请求信息发送到出口节点。

可选地，将计算得到的最佳路径信息发送到入口节点的步骤可包括：获取与入口节点对应的拓扑中的每个节点的唯一标识(ID)；对每个节点的唯一标识分配对应的标签，以作为每个节点的标签；将每个节点的标签与最佳路径信息结合以产生与最佳路径信息对应的标签栈；将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

可选地，将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点的步骤可包括：通过分段路由协议将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。优选地，分段路由协议所涉及的相关操作可包括但不限于PUSH、NEXT和CONTINUE。进一步地，PUSH、NEXT和CONTINUE属于分段路由协议中的分段操作(segment action)，它们的具体含义如下：PUSH表示在Segment List(段列表)的顶部插入一个segment；NEXT表示当前的active segment(激活/活跃段)处理完时，下一个segment变为active segment；CONTINUE表示当前的activesegment还没有处理完，还继续保持active状态。

图5示出根据本发明另一示例性实施例的用于对兴趣包进行分段路由的方法50的流程图。作为示例，图5的方法可由图2所示的系统来实现，也可完全基于计算机程序流程来实现。

在步骤S501，入口节点将兴趣包请求信息发送到控制装置。

在步骤S502，控制装置从入口节点接收兴趣包请求信息。

在步骤S503，控制装置响应于兴趣包请求信息，获取与入口节点对应的拓扑信息。

在步骤S504，控制装置基于与入口节点对应的拓扑信息计算最佳路径信息。

在步骤S505，控制装置将最佳路径信息发送到入口节点。

在步骤S506，入口节点基于从控制装置接收的最佳路径信息所指示的最佳路径将兴趣包请求信息发送到出口节点。

在图5中，步骤S502至步骤S505的具体操作分别与图4中的步骤S401至步骤S404类似，在此不再赘述。

可选地，在步骤S506之后，还可执行以下步骤：入口节点从出口节点接收出口节点基于等待的兴趣包表所确定的与兴趣包请求信息对应的兴趣包内容。

作为示例，入口节点从出口节点接收与兴趣包请求信息对应的兴趣包内容的路径可以是最佳路径信息指示的最佳路径的反向路径，即，出口节点向入口节点发送兴趣包内容的路径中包括的节点与最佳路径中包括的节点相同且节点发送/接收数据的顺序相反。举例说明，假设图3中的节点A是入口节点，节点D是出口节点，从入口节点到出口节点的最佳路径包括节点A、节点B和节点D，并且数据传输顺序是数据从节点A传输到节点B，再从节点B传输到节点D，那么在这种情况下，该最佳路径的反向路径也包括节点A、节点B和节点D，但是数据传输顺序是数据从节点D传输到节点B，再从节点B传输到节点A。

因此，从出口节点发送到入口节点的兴趣包内容对应的数据包在匹配成功之后可以在不需要特定的路由算法的情况下被发送到反向路径包括的节点。具体地讲，反向路径转发的实现是每次数据包返回到某节点(例如，图3中的节点B或节点C)时，该节点会检查其包括的PIT表中的内容名称，如果兴趣包请求信息中包括的内容名称与PIT表中的内容名称匹配成功，则表明该节点曾经收到过该数据包的兴趣包，那么该节点将该数据包经由匹配条目所对应的接口发送到下一个节点。因此，根据节点中的PIT表，用户可以顺利地获取请求的内容。

作为示例，本申请还提供一种用于对兴趣包进行分段路由的入口节点，被配置为执行以下处理：将兴趣包请求信息发送到控制装置；从控制装置接收控制装置响应于兴趣包请求信息计算得到的最佳路径信息；基于最佳路径信息所指示的最佳路径将兴趣包请求信息发送到出口节点。

可选地，入口节点还被配置为从出口节点接收与兴趣包请求信息对应的兴趣包内容。

可选地，入口节点还被配置为从出口节点接收出口节点基于等待的兴趣包表所确定的与兴趣包请求信息对应的兴趣包内容。

可选地，兴趣包请求信息是包括兴趣包的请求信息。

可选地，最佳路径信息包括从入口节点到出口节点的最佳路径。

根据本申请的装置、方法、系统，利用分段路由技术在数据平面上实现兴趣包的高效转发。

可选地，用于对兴趣包进行分段路由的装置可以是SDN控制装置(例如，SDN控制器)，节点可以是ICN节点。当用于对兴趣包进行分段路由的装置是SDN控制器并且节点是ICN节点时，用于对兴趣包进行分段路由的装置、方法和系统以及网络架构也可被称为基于分段路由的面向软件定义下的信息中心网络的装置、方法和系统以及网络架构。

下面参照图6A至图8来描述本申请提出的方法的优势。具体地，图6A至图8分别示出了三种不同的路由方法的不同参数的仿真结果，在图6A至图8中，SRSI所表示的曲线代表本申请提出的用于对兴趣包进行分段路由的方法，SRSC所表示的曲线代表用于CCN网络的基于SDN的路由机制，SoCCeR所表示的曲线代表以内容为中心的服务路由机制。

图6A和图6B是不同的路由方法的平均时延(AD)的仿真结果的示意图。

如图6A和图6B所示，当网络趋于稳定时，本申请提出的用于对兴趣包进行分段路由的方法(即，SRSI)的AD最低，其次是SRSC，最后是SoCCeR。具体地讲，SRSI的AD大约比SRSC少50ms，并且比SoCCeR少75ms。SoCCeR利用了基于蚁群优化的分布式服务信息收集机制，因此，服务的FIB入口总是根据某种度量指向该服务的首选实例，其本质仍然是基于FIB的动态路由。SRSC需要与转发路径上的每个节点保持通信，效率较低，不稳定。本申请提出的SRSI利用了控制装置(例如，SDN控制器)的集中控制和分段路由技术的可扩展性，在提升兴趣包转发效率上具有更大的优势。此外，从图6A和图6B中还可以看出，缓存容量越大，传输时延更小，因此，在一定程度上，增加缓存容量可以提高网络性能。

图7是不同的路由方法的平均路由跳数(ARHC)的仿真结果的示意图。

如图7所示，SRSI的ARHC最低，其次是SRSC，最后是SoCCeR。SRSI的ARHC比SRSC大约少3跳，SRSI的ARHC比SoCCeR大约少4跳。此外，从图7中还可以看出，随着缓存容量的增加，三种路由机制的ARHC都降低，因此，在一定程度上，增加缓存容量可以减少平均路由跳数。

图8是不同的路由方法的缓存命中率(CHR)的仿真结果的示意图。

在图8中，SRSI的ARHC最高，其次是SRSC，最后是SoCCeR。此外，从图8中还可以看出，随着缓存容量的增加，三种路由机制的CHR都增加，这表明随着缓存容量的增加，更多的用户内容请求可以在节点(例如，缓存节点)上实现缓存命中。此外，随着缓存容量的增加，比较三种路由方法的CHR，SRSI的CHR增幅也是最大的。

因此，图6A至图8的仿真结果表明，对兴趣包进行分段路由机制能够有效地路由和转发数据包，在降低传输时延、减少路由跳数和提高缓存命中率方面具有良好的性能。

综上所述，根据本发明示例性实施例的用于对兴趣包进行分段路由的装置、方法和系统，通过采用分段路由技术，实现了兴趣包的高效转发和内容的快速检索，最终满足了用户低延迟、高可靠性的要求。

上面已经结合具体实施例描述了本发明，但是本发明的实施不限于此。在本发明的精神和范围内，本领域技术人员可以进行各种修改和变型，这些修改和变型将落入权利要求限定的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种用于对兴趣包进行分段路由的装置，包括：

请求处理模块，被配置为从入口节点接收兴趣包请求信息；

拓扑管理模块，被配置为响应于兴趣包请求信息获取与入口节点对应的拓扑信息；

内容路由模块，被配置为基于与入口节点对应的拓扑信息计算最佳路径信息；

分段路由引擎模块，被配置为将内容路由模块计算得到的最佳路径信息发送到入口节点，以使得入口节点基于最佳路径信息所指示的最佳路径将兴趣包请求信息发送到出口节点。

2.如权利要求1所述的装置，其中，兴趣包请求信息是包括兴趣包的请求信息；与入口节点对应的拓扑信息是入口节点所在拓扑的完整信息，并且包括静态拓扑信息和动态拓扑信息；最佳路径信息包括从入口节点到出口节点的最佳路径。

3.如权利要求1所述的装置，其中，分段路由引擎模块还被配置为执行以下处理：

从拓扑管理模块获取与入口节点对应的拓扑中的每个节点的唯一标识；

对每个节点的唯一标识分配对应的标签，以作为每个节点的标签；

将每个节点的标签与最佳路径信息结合以产生与最佳路径信息对应的标签栈；

将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

4.如权利要求1所述的装置，其中，与最佳路径信息对应的标签栈还包括兴趣包。

5.如权利要求4所述的装置，其中，分段路由引擎模块还被配置为通过分段路由协议将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

6.如权利要求1到5中任一项所述的装置，其中，最佳路径信息所指示的最佳路径仅包括入口节点和出口节点，入口节点和出口节点中的每个节点包括内容存储模块和等待的兴趣包模块，其中，内容存储模块用于缓存节点内容，等待的兴趣包模块包括等待的兴趣包表并且用于兴趣包的传递。

7.如权利要求1到5中任一项所述的装置，其中，最佳路径信息所指示的最佳路径包括入口节点、出口节点和至少一个中间节点，所述至少一个中间节点、入口节点和出口节点中的每个节点包括内容存储模块和等待的兴趣包模块，其中，内容存储模块用于缓存节点内容，等待的兴趣包模块包括等待的兴趣包表并且用于兴趣包的传递。

8.一种用于对兴趣包进行分段路由的方法，包括：

从入口节点接收兴趣包请求信息；

响应于兴趣包请求信息获取与入口节点对应的拓扑信息；

基于与入口节点对应的拓扑信息计算最佳路径信息；

将计算得到的最佳路径信息发送到入口节点，以使入口节点基于最佳路径信息所指示的最佳路径将兴趣包请求信息发送到出口节点。

9.如权利要求8所述的方法，其中，将计算得到的最佳路径信息发送到入口节点的步骤包括：

获取与入口节点对应的拓扑中的每个节点的唯一标识；

对每个节点的唯一标识分配对应的标签，以作为每个节点的标签；

将每个节点的标签与最佳路径信息结合以产生与最佳路径信息对应的标签栈；

将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

10.如权利要求9所述的方法，其中，将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点的步骤包括：

通过分段路由协议将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

11.如权利要求8所述的方法，其中，兴趣包请求信息是包括兴趣包的请求信息；与入口节点对应的拓扑信息是入口节点所在拓扑的完整信息，并且包括静态拓扑信息和动态拓扑信息；最佳路径信息包括从入口节点到出口节点的最佳路径。

12.一种用于对兴趣包进行分段路由的系统，包括：

入口节点和出口节点；

控制装置，被配置为执行以下处理：

从入口节点接收兴趣包请求信息；

响应于兴趣包请求信息，获取与入口节点对应的拓扑信息；

基于与入口节点对应的拓扑信息计算最佳路径信息；

将最佳路径信息发送到入口节点，

其中，入口节点基于从控制装置接收的最佳路径信息所指示的最佳路径将兴趣包请求信息发送到出口节点。

13.如权利要求12所述的系统，其中，控制装置还被配置为执行以下处理：

获取与入口节点对应的拓扑中的每个节点的唯一标识；

对每个节点的唯一标识分配对应的标签，以作为每个节点的标签；

将每个节点的标签与最佳路径信息结合以产生与最佳路径信息对应的标签栈；

将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

14.如权利要求13所述的系统，其中，控制装置还被配置为通过分段路由协议将与最佳路径信息对应的标签栈发送到入口节点。

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