CN117499483A - 一种基于缓存的星上网络大数据转发方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于缓存的星上网络大数据转发方法，涉及太空通信网络技术领域，包括：在地面网络配置一组资源服务器的任播地址；用户向任播地址发起请求，经路由器转发到资源服务器中的一台，内容携带所需资源的资源标识符；资源服务器发回应答数据包，应答数据包选择性增加IPv6任播地址扩展头；星上网络中的路由器转发应答数据包判断是否携带IPv6任播地址扩展头，并选择性缓存；缓存后声称存在接口使用任播地址；该路由器在之后转发资源请求数据包时，根据资源标识符查找缓存，直接进行应答。本发明基于星上网络的缓存能力及IP网络的任播通信，提高星上网络的大数据传输效率，缩短响应时间，提高传输成功率，降低星上链路带宽占用。

Description

一种基于缓存的星上网络大数据转发方法

技术领域

本发明涉及太空通信网络技术领域，尤其是涉及一种基于缓存的星上网络大数据转发方法。

背景技术

星上网络作为一种特殊的通信网络，广泛应用于卫星通信、星上数据传输和星上网络服务等领域。卫星网络是解决用户密度稀疏，地面网络设施覆盖不够导致的通信问题的最佳方案，例如，广阔海上作业或者巡航船只的网络通信，草原、海岛或者荒漠地区居民或者戍边部队的数据通信。但卫星链路由于其无线、移动、且距离远等原因，对大数据的传输支持并不好。例如，在海上通过卫星网络下载大文件，如视频文件，往往是无法成功的。

针对这种情况，我们通过设计一个基于缓存的支持大数据传输的星上网络转发机制，支持通过卫星网络大数据流量的转发，提高数据传输的效率和成功率。

缓存技术作为一种常见的数据处理手段，在计算机网络中得到广泛应用。通过缓存可以临时存储数据包，从而可以减少数据包的传输次数，提高数据传输效率。然而，在星上网络中应用缓存技术并不是一件简单的事情，因为星上网络具有特殊的通信特点，如延迟高、带宽有限等。因此，需要一种特定的缓存路由策略来适应星上网络的特殊需求。

在IPv6协议中，任播(Anycast)是一种重要的地址类型，它允许多个节点拥有相同的IPv6地址。利用任播地址，数据包可以被发送到距离最近的目标节点，从而实现了负载均衡和路由优化。通常使用任播地址的服务都是数据量较大的服务，因此，我们把此特征作为判断需要缓存的大数据基础依据。基于缓存的星上网络大数据转发方法是针对星上网络特点的一种新型解决方案，它通过对大数据在星上缓存，并使用任播地址来定位缓存节点，从而优化数据包的传输路径，提高数据传输的效率和性能。

发明内容

针对上述问题及设想，本发明提供了一种基于缓存的星上网络大数据转发方法，旨在解决星上网络中数据包路由和传输效率的问题，提高数据传输的速度和稳定性，适应星上网络复杂和高要求的通信环境，为星上网络的通信提供更加高效、灵活的解决方案。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于缓存的星上网络大数据转发方法，包括：

为分布在地面网络中的一组资源服务器配置相同的任播地址，并为每台资源服务器配置其所在网络的单播地址；

用户向所述任播地址发出请求数据包，通过星上网络中的星上路由器及支持任播的路由协议转发到该组资源服务器中最近的一台资源服务器或接口声称为该任播地址的星上路由器；所述请求数据包包括IPv6资源标识扩展头，所述IPv6资源标识扩展头携带所需资源的资源标识符；

所述资源服务器接收所述请求数据包，发回应答数据包，同时，若所述应答数据包中的数据被所述资源服务器允许在星上网络缓存，则所述资源服务器在所述应答数据包中增加IPv6任播地址扩展头，记录该资源服务器的所述任播地址；

星上网络中的星上路由器转发所述应答数据包到用户主机节点，若所述应答数据包中携带IPv6任播地址扩展头，则所述应答数据包在经过路径上最后一个星上路由器时，最后一个星上路由器缓存该所述应答数据包；

缓存应答数据包的星上路由器在星上网络中声称自己存在一个接口使用该所述任播地址；

星上路由器收到请求数据包时，判定目的地址是否为自己声称的任播地址，若是，则根据请求数据包中IPv6资源标识扩展头所携带的资源标识符查找缓存，若查到对应资源，则用查找到的缓存数据向所述请求数据包的用户主机发送应答数据包。

作为本发明的进一步改进，地面网络中的一组资源服务器配置相同的任播地址，构成任播组；

当星上路由器在星上网络中声称自己存在一个接口使用任播地址时，则相当于所述任播组增加一台提供部分服务内容的资源服务器。

作为本发明的进一步改进，缓存应答数据包的星上路由器进行地址配置，声称自己使用该选播地址，更新路由表信息，发布路由更新数据包至星上网络中的其他星上路由器，通告星上网络中的其他星上路由器自己的声称。

作为本发明的进一步改进，所述IPv6任播地址扩展头中还记录有对应资源服务器的单播地址，对应资源服务器的单播地址通过应答数据包的源地址获得；

星上路由器缓存应答数据包时，记录对应资源服务器的单播地址及应答数据包中资源的资源标识符；

若星上路由器通过资源标识符为请求数据包查找缓存没有查到对应的资源，则所述星上路由器将请求数据包的目的地址更改为其任播地址对应的单播地址，并查找路由表，将数据转发出去，使所述请求数据包根据单播地址路由到达对应的资源服务器。

作为本发明的进一步改进，在进行资源请求时，用户所在主机节点生成请求数据包，卫星节点根据所述请求数据包中目的地址，将请求数据包转发到该任播地址对应的一组资源服务器中最近的一台资源服务器或声称为该任播地址的星上路由器。

作为本发明的进一步改进，所述资源服务器接收所述请求数据包，发回应答数据包时，若所述应答数据包数据量不大，不允许星上路由器进行缓存，则在应答数据包中不增加IPv6任播地址扩展头，只进行正常的资源返回。

作为本发明的进一步改进，将资源的关键信息经哈希映射生成唯一的128位资源标识符，资源的关键信息包括资源名称、属性。

作为本发明的进一步改进，所述IPv6资源标识扩展头包括：

扩展头类型，用于标识所述IPv6资源标识扩展头的类型；

扩展头长度，用于指示所述IPv6资源标识扩展头的长度；

下一个头部，用于指示所述IPv6资源标识扩展头后面紧随的下一个头部类型；

资源标识符，用于携带资源标识符；

保留字段，用于日后其它使用。

作为本发明的进一步改进，所述IPv6任播地址扩展头包括：

扩展头类型，用于标识所述IPv6任播地址扩展头的类型；

扩展头长度，用于指示所述IPv6任播地址扩展头的长度；

下一个头部，用于指示所述IPv6任播地址扩展头后面紧随的下一个头部类型；

任播地址，用于携带资源来源对应的任播地址；

保留字段，用于日后其它使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明基于星上网络的缓存能力及IP网络的任播通信，采用空间换时间的策略提高星上大数据传输效率，具体通过任播机制及很少的扩展头，使星上路由器对来自于任播地址的有特定扩展头内容的数据进行缓存，实现大数据流数据包的缓存及缓存内容的寻址，从而充分利用了卫星网络的缓存能力，解决在传输延迟大，链路不够稳定情况下的大数据传输问题，提高大数据传输的成功率，缩短了传输路径和响应时间。

本发明是一种在卫星网络中使用任播和缓存技术来改善数据传输效率和网络性能的路由策略。在这种策略中，被转发的数据可以被缓存在星上路由器，并使用数据源相同的IPv6任播地址进行标识，加入到寻址，通过任播路由该缓存可以代替数据源提供近距离交付，这样可以提高大数据传输的响应速度，弥补星上传输速度延迟的不足。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的基于缓存的星上网络大数据转发方法的星上路由器的数据包处理流程图；

图2为本发明一种实施例公开的网络实例示意图；

图3为本发明一种实施例公开的通过任播地址请求资源过程示意图；

图4为本发明一种实施例公开的资源缓存过程示意图；

图5为本发明一种实施例公开的通过缓存命中的示意图；

图6为本发明一种实施例公开的缓存内容不足解决示意图；

图7为本发明一种实施例公开的IPv6任播地址扩展头和IPv6资源标识扩展头结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

如图1所示，本发明提供的一种基于缓存的星上网络大数据转发方法，包括步骤：

S1、为分布在地面网络中的一组资源服务器配置相同的任播地址，并为每台资源服务器配置其所在网络的单播地址；

其中，

地面网络中的一组资源服务器配置相同的任播地址，构成任播组；

当星上路由器在星上网络中声称自己存在一个接口使用任播地址时，则任播组增加一台提供部分服务内容(该星上路由器缓存数据内容)的资源服务器。

具体的，

该服务经现有网络对任播地址的路由支持提供给用户。即用户请求该服务的请求数据包带有该任播地址作为目的地址，该请求数据包会被现有网络支持任播的路由协议路由到该组资源服务器中的一台资源服务器或某个接口声称为该任播地址的星上路由器。

S2、用户向所述任播地址发出请求数据包，通过星上网络中的星上路由器及支持任播的路由协议转发到该组资源服务器中最近的一台资源服务器或接口声称为该任播地址的星上路由器；所述请求数据包包括IPv6资源标识扩展头，所述IPv6资源标识扩展头携带所需资源的资源标识符；

其中，

在进行资源请求时，用户所在主机节点生成请求数据包，卫星节点根据请求数据包中目的地址，将资源请求数据包转发到该任播地址对应的一组资源服务器中最近的一台资源服务器或者某个接口声称为该任播地址的星上路由器。

将资源的关键信息经哈希映射生成唯一的128位资源标识符，资源的关键信息包括资源名称、属性。

如图7所示，IPv6资源标识扩展头包括：

扩展头类型(8位)，用于标识IPv6资源标识扩展头的类型；

扩展头长度(8位)，用于指示IPv6资源标识扩展头的长度；

下一个头部(8位)，用于指示IPv6资源标识扩展头后面紧随的下一个头部类型；

资源标识符(128位)，用于携带资源标识符；

保留字段(8位)，用于日后其它使用。

具体的，

当任一主机节点需要请求获取服务资源时，它会向相应的任播地址发送请求数据包，并在请求数据包的IPv6资源标识扩展头中携带所需资源的资源标识符。资源标识符是通过对资源的关键信息(如资源名称、属性等)进行哈希映射而得到的，在这个过程中，使用哈希算法对资源的关键信息进行计算，生成一个唯一的128位哈希值，这个哈希值被视为资源标识符，用于唯一标识该资源。通过使用资源标识符，系统可以在网络中准确地识别和定位特定的资源，而无需直接暴露资源的详细信息。该扩展头为本策略设计的第一个扩展头——IPv6资源标识扩展头(资源标识扩展头)。

S3、资源服务器接收请求数据包，发回应答数据包，同时，若应答数据包数据量较大且被允许在星上进行缓存，则资源服务器在应答数据包中增加IPv6任播地址扩展头，记录该资源服务器的任播地址；

其中，

资源服务器接收请求数据包，发回应答数据包时，若应答数据包数据量不大，不允许星上路由器缓存，则在应答数据包中不增加IPv6任播地址扩展头，只进行正常的资源返回。

进一步的，

如果允许数据被星上路由器缓存，则应答数据包中增加资源标识符，记录该应答数据包内资源的名称，以备数据缓存后查找使用。应答数据包进入星上网络被转发时，星上路由器通过该IPv6任播地址扩展头判定数据包来自于使用任播地址的资源服务器。

具体的，

路由系统将请求数据包路由到距离其最近(根据网络中所用路由协议的指标)的对应任播地址(资源服务器或者某个接口声称为该任播地址的星上路由器)。收到该请求的任播地址节点应答发回带有资源的应答数据包。该应答数据包源地址为任播地址的单播地址，在数据包中增加IPv6任播地址扩展头，记录该数据包来源的任播地址。该扩展头为本策略设计的第二个扩展头——IPv6任播地址扩展头。

如图7所示，IPv6任播地址扩展头包括：

扩展头类型(8位)，用于标识IPv6任播地址扩展头的类型；

扩展头长度(8位)，用于指示IPv6任播地址扩展头的长度；

下一个头部(8位)，用于指示IPv6任播地址扩展头后面紧随的下一个头部类型；

任播地址(128位)，用于携带资源来源对应的任播地址；

保留字段(8位)，用于日后其它使用。

S4、星上网络中的星上路由器转发应答数据包到主机节点，若所述应答数据包中携带IPv6任播地址扩展头，则所述应答数据包在经过路径上最后一个星上路由器时，最后一个星上路由器缓存该所述应答数据包；

S5、缓存有应答数据包的星上路由器在星上网络中声称自己存在一个接口使用任播地址；

其中，

当星上路由器在星上网络中声称自己存在一个接口使用任播地址时，则任播组增加一台提供部分服务内容(该星上路由器缓存数据内容)的资源服务器。

进一步的，

缓存数据的星上路由器进行地址配置，声称自己使用选播地址，更新路由表信息，发布路由更新数据包至星上网络中的其他星上路由器，通告星上网络中的其他星上路由器自己的声称。

更进一步的，

星上路由器缓存应答数据包时，记录对应的资源服务器的单播地址及应答数据包中资源的资源标识符，以备缓存未命中时进行数据包转发使用；

具体的，

在星上网络的应答数据包经过路径上的离开星上网络的最后一个星上路由器节点会缓存经其转发的大数据流数据包，，该星上路由器会声称自己某个接口使用该大数据流数据包中IPv6任播地址扩展头里带有的任播地址(数据来源对应资源服务器使用的任播地址)。这相当于在原有任播组中增加了一台提供部分服务内容(该星上路由器缓存数据内容)的资源服务器。该信息通过支持任播的路由协议传播，影响路由的形成。这样，通过更新后的路由，以后网络中发向该任播地址的大数据流请求数据包就可能按照路由被转发到该星上路由器。

S6、星上路由器收到请求数据包时，判定目的地址是否为自己声称的任播地址，若是，则根据请求数据包中IPv6资源标识扩展头所携带的资源标识符查找缓存，若查到对应资源，则用查找到的缓存数据向请求数据包的源地址(用户主机)发送应答数据包。

其中，

用查找到的缓存数据向资源请求数据包的源地址发送应答数据包，则资源请求数据包不需要被路由到原任播地址对应的资源服务器，从而缩短了在星上延迟大且不稳定的转发路径，提高了数据的成功率。

进一步的，

若星上路由器通过资源标识符查找缓存没有查到对应的资源，则证明星上路由器缓存不足；

由于缓存了内容的星上路由器声称自己提供源任播地址对应资源服务器所提供的服务，但是，实际上它只是缓存了经过它的一部分数据，并没有复制源资源服务器上的全部内容。因而，会有其缓存中并不存在用户请求数据的情况。针对这种情况，星上路由器在缓存内容时，同时缓存该任播地址资源服务器对应的单播地址。

当缓存中没有所需的资源数据时，星上路由器将源请求数据包的目的地址更改为其任播地址对应的单播地址(即任播地址资源服务器对应的单播地址)，并查找路由表，将数据转发出去，使请求数据包根据单播地址路由到达对应的资源服务器，获得所需资源，从而解决缓存内容不足的问题。

实施例：

步骤1：分布在地面网络中的一组资源服务器配置相同的任播地址，同时每台资源服务器配置其所在网络的单播IP地址。这组资源服务器提供同一服务，用户通过现有网络中支持任播地址路由的方式访问该服务，用户请求的数据包中的目的地址是该任播地址。如图2中资源服务器A、C提供相同的内容服务，则配置相同的任播地址以及各自不同的单播地址，以供用户请求资源。具体情况如图1所示。

步骤2：主机请求资源及识别大数据流数据包

步骤2-1：当任意一主机节点需要请求资源时，它会向相应的任播地址发送请求数据包，并通过IPv6资源标识扩展头携带具有所需资源的资源标识符。路由器通过查询路由表，将请求数据包路由到距离其最近的对应任播地址的资源服务器，如图3所示，海上用户以及主机用户通过星上网络向提供相同服务的任播地址资源服务器发送请求，网络通过路由将请求转发到不同的最优资源服务器进行资源获取。具体情况如图3所示。如用户1的请求数据包被路由到资源服务器A，用户2的请求数据包被路由到资源服务器C。

步骤2-2：资源服务器在收到请求数据包后，发回应答数据包。如果数据量较大并且被允许在星上缓存，资源服务器在应答数据包中增加IPv6任播地址扩展头，记录该资源服务器的任播地址，以及IPv6资源标识扩展头携带具有所需资源的资源标识符。IPv6任播地址扩展头通知星上路由器该数据包为来自使用任播地址的资源服务器的大数据流数据包。如图4所示，资源服务器A和资源服务器C返回应答数据包。对于数据量不大的使用任播地址的服务，例如DNS服务，不具备太高的缓存价值，如果不希望在星上缓存数据，则可以不带有该IPv6任播地址扩展头，只进行正常的资源返回即可。

步骤3：资源缓存及星上路由器声称使用该任播地址

步骤3-1：星上网络中的星上路由器转发所述应答数据包到用户主机节点，若所述应答数据包中携带IPv6任播地址扩展头，则所述应答数据包在经过路径上最后一个星上路由器时，最后一个星上路由器缓存该所述应答数据包。

步骤3-2：缓存来自源任播地址资源服务器内容的路由器会声称自己某个接口使用该任播地址，相当于在原有任播组中增加了一台提供部分服务内容(该星上路由器缓存数据内容)的资源服务器。这个过程需要该星上路由器更新路由表信息，并通告网络中的其他星上路由器自己的声称。如图4所示，资源服务器A和C分别向用户1和用户2发送应答数据包，应答数据包中通过IPv6任播地址扩展头携带了任播地址。在数据包转发途中，应答数据包经过路径上的离开星上网络的最后一个星上路由器星上A和K时，星上路由器A和K分别发现应答数据包中带有IPv6任播数据扩展头，即将应答数据包内容进行缓存，并记录单播地址及其资源名字。同时进行地址配置，声称自己使用选播地址XXX，同时发布路由更新数据包(根据路由器所使用路由协议规定，如OSPF，则发送链路状态更新包)，将该信息扩散出去。具体情况如图4所示。

步骤4：路由应答与缓存命中。在星上路由器转发数据包时，如果请求数据包的目的地址是其声称的任播地址，则根据IPv6资源标识扩展头所携带的资源标识符查找缓存，如果查找到对应资源，则用找到的缓存数据向该请求数据包的源地址(发出请求的用户主机)发送应答数据包。进而，请求数据包不需要被路由到原任播地址对应的资源服务器，从而缩短了在星上延迟大不稳定条件下的转发路径，提高了数据的成功率。如图5所示，用户3也向任播地址发送请求数据包，但在星上网络的星上路由器通过资源标识符匹配了缓存资源，可直接将资源返回给用户。具体情况如图5所示。

步骤5：解决缓存内容不足问题。当通过资源标识符匹配后发现缓存中没有请求数据包所请求的资源时，星上路由器将请求数据包目的地址更改为该任播地址对应的单播地址，并查找路由表，将请求数据包转发出去，让其根据单播地址直接路由到达地面的资源服务器，从而解决缓存内容不足的问题。这个过程确保了即使星上路由器缓存中没有所请求的资源，仍然能够将请求数据包转发到资源服务器，以获取所需资源。如图6所示，用户1和用户2使用任播地址向资源服务器请求资源，分别在星上路由器A和星上路由器K声称的任播地址匹配，但是通过资源标识符查找发现星上路由器A和星上路由器K不存在主机请求的资源，则将请求数据包通过单播地址转发到资源服务器A和资源服务器C进行资源请求，具体情况如图6所示。

本发明的优点：

本发明基于卫星网络具有缓存能力，但是链路的传输延迟过大，且不够稳定，容易受到干扰的特性，采用空间换时间的策略。方法总体类似于ICN网络的缓存，但不同的是，该方案并不要求网络支持对内容的按名字寻址，因此并不需要更改现有路由体系的主体；本发明通过引入任播地址和缓存路由策略，有效解决了传统星上网络路由机制可能面临的性能瓶颈问题，提高了大规模数据传输的速度和稳定性。具体的，星上路由器对经过其转发的大数据流量数据包进行缓存，并通过路由协议将该缓存信息通告网络中其他路由器，从而使缓存内容进入路由系统，能够被寻址。当有其他用户再次请求该数据时，星上网络即可以用该数据响应用户。因为不需要到数据的原始节点去获取，因此缩短传输路径，进而提高响应速度，减少对链路带宽的占用。

本发明利用IP网络的任播通信进行缓存内容的选择以及缓存内容的路由。具体地说，本发明并不要求星上路由器缓存全部转发数据包，只对来自于任播地址的有特定扩展头内容数据包进行缓存。这些数据包被认定为大数据流数据包。这种认定方法主要是基于多数内容服务且数据量比较大并且被允许在星上缓存才需要使用任播地址，即大数据量服务才选择使用多个相同地址的资源服务器作为可扩展性支持。在IPv6规范中规定并不能使用任播地址作为源地址。因此，增加一个IPv6任播地址扩展头，其中记录该数据包来源的任播地址。星上路由器通过该扩展头判定数据包来自于一个使用任播地址的资源服务器。该扩展头同时也作为该数据可以在星上路由器缓存的隐含指示标志，对数据量不大的使用任播地址的服务，如DNS服务，如果不希望在星上缓存数据，数据包则不携带有该扩展头。

每个缓存来自某个任播地址资源服务器内容的路由器会声称自己某个接口使用该任播地址，这样就相当于原来的任播组中增加了一台提供部分服务内容(该星上路由器缓存数据内容)的资源服务器一样，该信息通过路由系统传播，进而影响路由的形成，从而把到该任播地址请求数据的后续其他数据包转发到该星上路由器。星上路由器在转发数据包时，如果收到目的地址是其声称任播地址的数据包时，则查找缓存，如果找到，则用找到的缓存数据向该数据包的源地址(即发出请求的用户主机)发回应答数据包。这样数据包就不需要被路由到原来的任播地址对应的资源服务器，从而缩短了在星上延迟大、不稳定条件下的转发路径，减少了应答时间，提高了数据的成功率。

本发明还包括：(1)资源标识符设计与应用：通过引入资源标识扩展头，将资源的关键信息经过哈希映射生成唯一的128位标识符。这个IPv6资源标识扩展头的设计允许网络节点在不暴露详细资源信息的情况下准确识别和定位特定资源。在保证资源唯一性的基础上，提供了一种高效的资源标识方案。(2)IPv6任播地址扩展头的实现：利用任播地址扩展头，实现了对数据包来源的记录和识别。这允许星上路由器判定数据包的来源是否使用了任播地址，从而确定是否应用缓存策略。通过记录来源的任播地址，网络可以更加有效地处理请求，从而减少延迟并提高数据传输的成功率。(3)大数据包缓存及其路由的实现：通过星上路由器缓存策略的设计，网络可以在星上路由器对大数据包进行缓存，提高资源访问效率。同时，在缓存不足的情况下，通过引入单播地址进行数据包的转发，解决了缓存内容不足的问题，确保了用户对资源的有效访问。

本发明基于缓存的星上网络大数据转发方法在星上网络通信中具有显著的优势，能够提高数据传输的速度和稳定性，适用于卫星通信、星上大数据传输和星上网络服务等多个应用场景。有望在星上网络领域取得广泛的应用和商业价值。

本发明基于卫星网络的缓存能力及IP网络的任播通信，采用空间换时间的策略，具体通过任播机制及占用优先空间的IPv6资源标识扩展头，使星上路由器对来自于任播地址的有特定扩展头内容的数据包进行缓存，实现大数据流数据包的缓存及缓存内容的寻址，从而充分利用了卫星网络的缓存能力，解决在传输延迟大，链路不够稳定情况下的大数据传输问题，提高大数据传输的成功率。

本发明总体类似于ICN网络(信息中心网络)的缓存，但不同的是，该方案并不要求网络支持对内容的按名字寻址，因此并不需要更改现有路由体系的主体，在目前的网络体系结构下具有很好的可部署性，非常容易实施。

本发明相当于为资源服务器在星上增加了CDN(内容分发网络)节点，但此过程对用户透明，并不需要用户来决定在星上网络什么地方增加服务节点。

本发明作为基于IPv6任播的星上网络缓存路由策略，在资源访问效率、网络带宽利用率、可靠性等方面相比现有技术有明显的优势，为星上网络的高效运行和资源管理提供了创新性的解决方案。

以上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 (9)

1.一种基于缓存的星上网络大数据转发方法，其特征在于，包括：

为分布在地面网络中的一组资源服务器配置相同的任播地址，并为每台资源服务器配置其所在网络的单播地址；

用户向所述任播地址发出请求数据包，通过星上网络中的星上路由器及支持任播的路由协议转发到该组资源服务器中最近的一台资源服务器或接口声称为该任播地址的星上路由器；所述请求数据包包括IPv6资源标识扩展头，所述IPv6资源标识扩展头携带所需资源的资源标识符；

所述资源服务器接收所述请求数据包，发回应答数据包，同时，若所述应答数据包中的数据被所述资源服务器允许在星上网络缓存，则所述资源服务器在所述应答数据包中增加IPv6任播地址扩展头，记录该资源服务器的所述任播地址；

星上网络中的星上路由器转发所述应答数据包到用户主机节点，若所述应答数据包中携带IPv6任播地址扩展头，则所述应答数据包在经过路径上最后一个星上路由器时，最后一个星上路由器缓存该所述应答数据包；

缓存应答数据包的星上路由器在星上网络中声称自己存在一个接口使用该所述任播地址；

星上路由器收到请求数据包时，判定目的地址是否为自己声称的任播地址，若是，则根据请求数据包中IPv6资源标识扩展头所携带的资源标识符查找缓存，若查到对应资源，则用查找到的缓存数据向所述请求数据包的用户主机发送应答数据包。

2.根据权利要求1所述的基于缓存的星上网络大数据转发方法，其特征在于：地面网络中的一组资源服务器配置相同的任播地址，构成任播组；

当星上路由器在星上网络中声称自己存在一个接口使用任播地址时，则相当于所述任播组增加一台提供部分服务内容的资源服务器。

3.根据权利要求2所述的基于缓存的星上网络大数据转发方法，其特征在于：缓存应答数据包的星上路由器进行地址配置，声称自己使用该选播地址，更新路由表信息，发布路由更新数据包至星上网络中的其他星上路由器，通告星上网络中的其他星上路由器自己的声称。

4.根据权利要求3所述的基于缓存的星上网络大数据转发方法，其特征在于：所述IPv6任播地址扩展头中还记录有对应资源服务器的单播地址，对应资源服务器的单播地址通过应答数据包的源地址获得；

星上路由器缓存应答数据包时，记录对应资源服务器的单播地址及应答数据包中资源的资源标识符；

若星上路由器通过资源标识符为请求数据包查找缓存没有查到对应的资源，则所述星上路由器将请求数据包的目的地址更改为其任播地址对应的单播地址，并查找路由表，将数据转发出去，使所述请求数据包根据单播地址路由到达对应的资源服务器。

5.根据权利要求1所述的基于缓存的星上网络大数据转发方法，其特征在于：在进行资源请求时，用户所在主机节点生成请求数据包，卫星节点根据所述请求数据包中目的地址，将请求数据包转发到该任播地址对应的一组资源服务器中最近的一台资源服务器或声称为该任播地址的星上路由器。

6.根据权利要求1所述的基于缓存的星上网络大数据转发方法，其特征在于：所述资源服务器接收所述请求数据包，发回应答数据包时，若所述应答数据包数据量不大，不允许星上路由器进行缓存，则在应答数据包中不增加IPv6任播地址扩展头，只进行正常的资源返回。

7.根据权利要求1所述的基于缓存的星上网络大数据转发方法，其特征在于：将资源的关键信息经哈希映射生成唯一的128位资源标识符，资源的关键信息包括资源名称、属性。

8.根据权利要求1所述的基于缓存的星上网络大数据转发方法，其特征在于，所述IPv6资源标识扩展头包括：

扩展头类型，用于标识所述IPv6资源标识扩展头的类型；

扩展头长度，用于指示所述IPv6资源标识扩展头的长度；

下一个头部，用于指示所述IPv6资源标识扩展头后面紧随的下一个头部类型；

资源标识符，用于携带资源标识符；

保留字段，用于日后其它使用。

9.根据权利要求1所述的基于缓存的星上网络大数据转发方法，其特征在于：所述IPv6任播地址扩展头包括：

扩展头类型，用于标识所述IPv6任播地址扩展头的类型；

扩展头长度，用于指示所述IPv6任播地址扩展头的长度；

下一个头部，用于指示所述IPv6任播地址扩展头后面紧随的下一个头部类型；

任播地址，用于携带资源来源对应的任播地址；

保留字段，用于日后其它使用。