JP5625937B2 - ルータ、キャッシュルータ及びコンテンツデータキャッシュシステム並びにコンテンツデータキャッシュ方法 - Google Patents

ルータ、キャッシュルータ及びコンテンツデータキャッシュシステム並びにコンテンツデータキャッシュ方法 Download PDF

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Description

本発明は、コンテンツデータをネットワークにキャッシュすることを可能とするルータ、キャッシュルータ、それらを含んだコンテンツデータキャッシュシステム及びそのシステムにおけるコンテンツデータキャッシュ方法に関する。
近年、ネットワークを介したコンテンツ(ビデオや書籍など)の流通が進んでいる。現状では、コンテンツは、特定のサーバに保存されており、特定のコンテンツを欲するユーザは、コンテンツを保存しているサーバのIP(Internet Protocol)アドレスをDNS(Domain Name System)等により取得して、コンテンツを保持しているサーバにコンテンツ要求メッセージを送信することで、所望のコンテンツを取得している。しかし、コンテンツ数やユーザ数の増大により、コンテンツサーバへの負荷やコンテンツ取得時間の増大が懸念される。特定の少数コンテンツ(Video On Demandや企業のWebページなど)に対しては、既存のCDN(Content Delivery Network)技術によって世界各地のサーバにキャッシュがおかれ、サーバの負荷分散や応答時間の短縮が図られている。しかし、CDNにそぐわない一過性のデータ(例えばセンサー測定データなど)やCDNを使うほどコストをかけられないコンテンツ(たとえば商店街の割引クーポンデータなど)に対しては問題が解決されない。
将来ネットワークを介してやりとりされるあらゆるコンテンツデータに対してサーバ負荷削減と取得時間の短縮を図ることを目的として、ネットワーク内にコンテンツキャッシュを保持し、コンテンツIDを用いてコンテンツキャッシュへの誘導を行う技術 Breadcrumbs(以下、BC)が非特許文献1で開示されている。
BCの動作を、図1を使って説明する。図1で示すネットワークには、コンテンツサーバ101、ルータ201、202、203、およびユーザ端末301、302が存在する。まずユーザ端末301が、あるコンテンツAを取得しようとしたとする。ユーザ端末301は、DNSなどの既存方式を用いて、コンテンツAを保持するサーバのIPアドレスを取得する。ここでは、コンテンツサーバ101のIPアドレスを取得したとする。ユーザ端末301はコンテンツサーバ101宛に、コンテンツ要求メッセージを送信する。コンテンツ要求メッセージには、要求するコンテンツのIDが含まれている。ユーザ端末301が送信したコンテンツ要求メッセージは、まずルータ202によって受信される。ルータ202は、ユーザ端末301から受信したコンテンツ要求メッセージをルータ201へ転送する。ルータ201は同様にコンテンツサーバ101へコンテンツ要求メッセージを転送する。コンテンツ要求メッセージを受信したコンテンツサーバ101は、コンテンツデータを含むコンテンツ応答メッセージをユーザ端末301宛に送信する。コンテンツ応答メッセージは、まずルータ201が受信する。ここで、ルータ201はメッセージの内容を解析し、コンテンツデータのキャッシュを自身の記憶装置に保存して、ルータ202へとメッセージ転送する。その後、自身のBreadcrumbテーブル(以下、BCテーブル)に次の情報を記録する。
[BC情報201−1]
・コンテンツID = A
・上流ノード = null
・下流ノード = 202
・データ通過時刻 = 2010/11/26 10:00:00
・リクエスト通過時刻 = null
もし、ルータ201においてコンテンツデータのキャッシュを保持するために十分な空き記憶領域が無い場合、最も過去にアクセスされたコンテンツキャッシュから削除することにより空き記憶領域を増やし、増加した記憶領域に新しいコンテンツキャッシュを保存する。コンテンツキャッシュが削除されても、転送情報であるBC情報の下流ノード方向にまだキャッシュを持つルータが存在する可能性があるため、BC情報はそのまま保持する。BC情報は、データ通過時刻が一定時間(Tf)更新されなかった場合、もしくはリクエスト通過時刻が一定時間(Tq)更新されなかった場合に削除される。基本的には、ルータが持つコンテンツキャッシュの容量は全流通コンテンツの容量に対して非常に小さいため、あまりダウンロードされないコンテンツのキャッシュは比較的早く削除される傾向となる。それに対してBC情報はタイマーで削除され、タイマーも新しいダウンロードやリクエストの到着により延長されるため、キャッシュに比べて長く残る。
コンテンツ応答メッセージをルータ201から受信したルータ202は、ルータ201と同様に自身の記憶装置にコンテンツデータのキャッシュを保存し、ユーザ301へメッセージを転送する。その後、ルータ202は、以下の情報を自身のBCテーブルに記録する。
[BC情報202−1]
・コンテンツID = A
・上流ノード = 201
・下流ノード = null
・データ通過時刻 = 2010/11/26 10:00:10
・リクエスト通過時刻 = null
一定時間の後、記憶領域の不足などなんらかの理由によりルータ201の記憶装置からコンテンツAのキャッシュデータが削除されたとする。
その後、ユーザ端末302が同じコンテンツAを要求したとする。ユーザ端末302は、ユーザ端末301と同様に、DNSなどを使いコンテンツAを保持しているコンテンツサーバ101のIPアドレスを取得して、コンテンツサーバ101にコンテンツ要求メッセージを送信する。コンテンツ要求メッセージはルータ203が受信し、ルータ201へと転送される。ここで、ルータ201はコンテンツ要求メッセージに含まれるコンテンツID(=A)のキャッシュが自身の記録装置に保持されているかを確認する。保存されていない場合、自身のBCテーブルに記録されているBC情報([BC情報201−1])を参照する。コンテンツIDが同じで、かつデータ通過時刻が一定時間以内であるBC情報が存在する場合、コンテンツ要求メッセージをコンテンツサーバ101方向でなく、BCテーブルに記録された下流ノード方向へと転送する。そのため、ルータ201はコンテンツ要求メッセージをルータ202へと転送する。その後、ルータ201は、自身のBCテーブルのコンテンツAに関する情報([BC情報201−1])のリクエスト通過時刻を、ユーザ端末302からコンテンツ要求メッセージを受信した時刻へと書き換える。
[BC情報201−2]
・コンテンツID = A
・上流ノード = null
・下流ノード = 202
・データ通過時刻 = 2010/11/26 10:00:00
・リクエスト通過時刻 = 2010/11/26 10:04:59
コンテンツ要求メッセージを受信したルータ202は、自身の記憶装置にコンテンツAのキャッシュが保存されているかどうかを確認する。ルータ202にはユーザ301へと転送したコンテンツのキャッシュが保存されているため、ルータ202はコンテンツAのデータを含めたコンテンツ応答メッセージを作成し、ユーザ端末302を宛先としてルータ201へと送信する。その後、ルータ202は自身のBCテーブルのコンテンツAに関する情報([BC情報202−1])の下流ノード、データ通過時刻、リクエスト通過時刻を以下のように書き換える。
[BC情報202−2]
・コンテンツID = A
・上流ノード = 201
・下流ノード = 201
・データ通過時刻 = 2010/11/26 10:05:01
・リクエスト通過時刻 = 2010/11/26 10:05:00
コンテンツ応答メッセージをルータ202から受信したルータ201は、再度コンテンツAのデータを自身の記録装置に保存し、コンテンツ応答メッセージをルータ203へ転送する。その後、自身のBCテーブルのコンテンツAに関する情報([BC情報201−2])の上流ノード、下流ノード、データ通過時刻を以下のように書き換える。
[BC情報201−3]
・コンテンツID = A
・上流ノード = 202
・下流ノード = 203
・データ通過時刻 = 2010/11/26 10:05:10
・リクエスト通過時刻 = 2010/11/26 10:04:59
同様にルータ203もコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツAのキャッシュを保存し、ユーザ端末302にメッセージを転送する。その後、ルータ203は自身のBCテーブルに以下の情報を記録する。
[BC情報203−1]
・コンテンツID = A
・上流ノード = 201
・下流ノード = null
・データ通過時刻 = 2010/11/26 10:05:20
・リクエスト通過時刻 = null
もし、ルータ201からルータ202へユーザ302のコンテンツ要求メッセージが転送された時に、ルータ202もコンテンツAのキャッシュを保存していなかった場合、ルータ202は同様に自身のBCテーブルからコンテンツAに関する情報([BC情報202−1])を検索する。ルータ202が保持する情報では、下流ノードはnullであるため、これ以上BCに沿った転送ができない。そのため、ルータ202はコンテンツ要求メッセージをBCテーブルの情報の上流ノードであるルータ201へと転送し、BCテーブルからコンテンツAに関する情報を削除する。ルータ202からコンテンツ要求メッセージを受信したルータ201は、自身のBCテーブルを参照し、メッセージの転送者と、BCテーブル情報([BC情報201−2])の下流ノードが、ともにルータ202であるため、BCテーブル情報は既に無効になったと判断し、コンテンツ要求メッセージをBCテーブル情報の上流ノードもしくはコンテンツサーバへの最短経路の次ホップへと転送する。この場合、ルータ201が保持するBC情報([BC情報201−2])の上流ノードはnullであるため、ルータ201はコンテンツ要求メッセージをサーバ101への最短経路に沿ってサーバ101へ転送する。その後、ルータ201は、BCテーブルのコンテンツAに関する情報([BC情報201−2])を削除する。これにより、BC情報に沿った経路上にコンテンツデータが既に存在しない場合、無効となったBC情報を削除しながらコンテンツ要求メッセージをサーバへと届けることができる。
上述のように、ルータがコンテンツデータのキャッシュを保持し、コンテンツ要求メッセージをコンテンツ応答メッセージが流れた方向へと誘導することにより、ネットワーク内に保持されたコンテンツデータを取得することで、コンテンツサーバ負荷の削減とコンテンツ取得時間の短縮を図ることができる。
特願2007−233700号公報
E. Rosensweig, J. Kurose, "Breadcrumbs: efficient, best-effort content location in cache networks", Proc. 2009 IEEE Infocom Mini-Conference
非特許文献1の技術では、基本的に全てのルータがコンテンツのキャッシュを行うことが前提とされている。しかし、ルータは、パケット転送以外の処理については、通常のサーバに比べて性能が低い。コンテンツをキャッシュする動作は重い処理であり、その動作はルータにとってみれば負荷が大きい。全てのルータが、応答メッセージに含まれるコンテンツデータをキャッシュすると、それ以外の動作、例えばパケットの転送に影響を及ぼす可能性がある。これは、ネットワーク全体のパフォーマンスを悪化させる要因となる。すなわち、遅延が増加したりパケットロス率が増加したりする。
また、特許文献1の技術では、負荷監視サーバやキャッシュ管理サーバなど集中的に判断を行うサーバが必要となるため、大規模ネットワークへの適用が困難である。
本発明は、ネットワークのパフォーマンスを劣化させずにコンテンツデータをネットワークにキャッシュすることを可能とするルータ、キャッシュルータ、それらを含んだコンテンツデータキャッシュシステム及びそのシステムにおけるコンテンツデータキャッシュ方法を提供することを目的とする。
本発明の第1の観点によれば、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段と、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがOnである場合に、転送情報を当該ルータに記録する手段と、当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ方向に転送する手段と、を備えることを特徴とするルータが提供される。
本発明の第2の観点によれば、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュする手段と、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをOnに設定して、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送する手段と、を備えることを特徴とするキャッシュルータが提供される。
本発明の第3の観点によれば、少なくとも1つのコンテンツサーバと、少なくとも1つのコンテンツ要求ノードが接続されているネットワークに接続されている少なくとも1つのルータと少なくとも1つのキャッシュルータを備えるコンテンツデータキャッシュシステムであって、各ルータは、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段と、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがOnである場合に、転送情報を当該ルータに記録する手段と、当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ方向に転送する手段と、を備え、各キャッシュルータは、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュする手段と、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをOnに設定して、コンテンツ要求ノード宛に転送する手段と、を備え、コンテンツデータはそのコンテンツデータをキャッシュするキャッシュルータからコンテンツ要求ノードに送信されることを特徴とするコンテンツキャッシュシステムが提供される。
本発明の第4の観点によれば、少なくとも1つのコンテンツサーバと、少なくとも1つのコンテンツ要求ノードが接続されているネットワークに接続されている少なくとも1つのルータと少なくとも1つのキャッシュルータを備えるコンテンツデータキャッシュシステムにおけるコンテンツキャッシュ方法であって、ルータが、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送するステップと、キャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュするステップと、キャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをOnに設定して、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送するステップと、ルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがOnである場合に、転送情報を当該ルータに記録するステップと、ルータが、当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ方向に転送するステップと、を有し、コンテンツデータはそのコンテンツデータをキャッシュするキャッシュルータからコンテンツ要求ノードに送信されることを特徴とするコンテンツキャッシュ方法が提供される。
本発明によれば、ルータが、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段と、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがOnである場合に、転送情報を当該ルータに記録する手段と、当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ宛に転送する手段と、を備えるので、ネットワークのパフォーマンスを劣化させずにコンテンツデータをネットワークにキャッシュすることが可能となる。
通常の技術における、ネットワーク構成の例を示す図である。 本発明の実施形態におけるルータの機能構成を示す図である。 本発明の実施形態におけるキャッシュルータの機能構成を示す図である。 本発明の実施形態の動作シーケンスを説明する図(その1)である。 本発明の実施形態の動作シーケンスを説明する図(その2)である。 本発明の実施形態の動作シーケンスを説明する図(その3)である。 本発明の実施形態の動作シーケンスを説明する図(その4)である。 本発明の実施形態の動作シーケンスを説明する図(その5)である。 本発明の実施形態の動作シーケンスを説明する図(その6)である。 本発明の実施形態の動作シーケンスを説明する図(その7)である。
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
本実施形態によるルータは、図2に示すとおり、メッセージ送受信処理部401、メッセージ転送先決定部402、BC処理部403、キャッシュ転送処理部404、BCテーブル405、キャッシュ管理テーブル406およびIPルーティングテーブル407を含む。
さらにキャッシュルータは、図3に示すとおり、メッセージ送受信処理部401、メッセージ転送先決定部402、コンテンツキャッシュ記憶部403、BC処理部404、BCテーブル405およびIPルーティングテーブル406を含む。
図2に示すルータの各機能部は、以下のように動作する。
メッセージ送受信処理部401は、隣接ルータ、コンテンツサーバ、キャッシュルータおよびコンテンツ要求ノードであるユーザ端末とメッセージの交換を行う。メッセージ送受信処理部401は、コンテンツ応答メッセージを受信すると、そのコンテンツ応答メッセージの受信をキャッシュ転送処理部404へ通知する。また、メッセージ送受信処理部401は、BC管理部403にコンテンツ要求メッセージ、コンテンツ応答メッセージの送受信情報(コンテンツID、受信元、送信先、受信時刻、送信時刻など)を通知する。メッセージの送信に関しては、メッセージ転送先決定部402から入力する転送先情報に従って、メッセージを転送する。
BC処理部403は、受信したコンテンツ要求メッセージを解析し、該当するコンテンツのBC情報がBCテーブル405に存在するかを検索する。BC処理部403は、該当するBC情報がBCテーブル405に存在する場合は、該当するBC情報をメッセージ転送先決定部402へ通知する。
また、BC処理部403は、受信したコンテンツ応答メッセージを解析し、コンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグであるBC作成フラグがOnであれば、BC情報を作成しBCテーブル405へ登録する。
キャッシュ転送処理部404は、受信したコンテンツ応答メッセージを解析する。コンテンツ応答メッセージの受信頻度はキャッシュ管理テーブル406に記録される。キャッシュ転送処理部404は、或るコンテンツのダウンロード頻度が閾値を超えた場合、最寄りのキャッシュルータを検索し、メッセージ転送先決定部402に検索されたキャッシュルータへの経路を通知する。通知後、キャッシュ転送処理部404は、ダウンロード頻度が閾値を超えた前記コンテンツのキャッシュ先情報をキャッシュ管理テーブル406へ登録する。
また、キャッシュ転送処理部404は、コンテンツ応答メッセージに含まれるキャッシュ作成フラグがOnであった場合も同様に、最寄りのキャッシュルータを検索する。キャッシュ転送処理部404は、コンテンツ応答メッセージに含まれるキャッシュルータと最寄りのキャッシュルータが異なる場合は、最寄りのキャッシュルータへの経路をメッセージ転送先決定部402に通知する。
メッセージ転送先決定部402は、コンテンツ要求メッセージの転送先決定において、BC処理部403からBC情報が通知されていればそのBC情報に従って転送先情報をメッセージ送受信処理部401に通知する。メッセージ転送先決定部402は、BC情報を通知されていない場合は、IPルーティングテーブル407からコンテンツサーバ方向への経路情報を取得し、取得した経路情報をメッセージ送受信処理部401へ通知する。
また、メッセージ転送先決定部402は、コンテンツ応答メッセージの転送先決定において、キャッシュ転送処理部404からキャッシュルータへの経路を通知されている場合は、その経路をメッセージ送受信処理部401へ通知する。キャッシュルータへの経路を通知されていない場合は、メッセージ転送先決定部402は、コンテンツ要求ノードへの経路情報をIPルーティングテーブル407より取得し、取得した経路情報をメッセージ送受信処理部401へ通知する。
図3に示すキャッシュルータの各機能部は、以下のように作用する。
メッセージ送受信処理部401は、コンテンツ要求メッセージ又はコンテンツ応答メッセージを受信すると、受信したメッセージをコンテンツキャッシュ記憶部403へ通知する。また、メッセージ送受信処理部401は、コンテンツ応答メッセージを送信した場合、送信したことをBC処理部404へ通知する。メッセージの送信に関しては、メッセージ送受信処理部401は、メッセージ転送先決定部402からの転送先情報に従って、メッセージを転送する。
コンテンツキャッシュ記憶部403は、コンテンツ要求メッセージを通知され、且つ、要求されたコンテンツのキャッシュを保持する場合は、BC作成フラグをOnにした応答メッセージを作成する。コンテンツキャッシュ記憶部403は、要求された前記コンテンツへのアクセス頻度が閾値を超えた場合は、応答メッセージのキャッシュ作成フラグもOnにし、自キャッシュルータ情報も応答メッセージに含める。
コンテンツキャッシュ記憶部403は、コンテンツ要求メッセージを通知され、且つ、要求されたコンテンツのキャッシュを保持していない場合は、BC処理部404へキャッシュミス情報を通知する。コンテンツキャッシュ記憶部403は、コンテンツ応答メッセージを通知された場合、メッセージに含まれるデータをキャッシュする。空き記憶領域が不足する場合は、アクセス履歴が最も古いキャッシュから削除してゆく。受信したコンテンツ応答メッセージのBC作成フラグをOnにする。その際、当該コンテンツへのアクセス頻度が閾値を超えた場合は、コンテンツ応答メッセージのキャッシュ作成フラグもOnにし、自キャッシュルータ情報もコンテンツ応答メッセージに含める。
BC処理部404は、メッセージ送受信処理部401から、BC作成フラグがOnにセットされたコンテンツ応答メッセージを送信したことを通知されると、該当するコンテンツのBC情報を作成し、BCテーブル405に記録する。コンテンツキャッシュ記憶部403から、コンテンツのキャッシュミス情報を通知されると、キャッシュミスの原因となったコンテンツ要求メッセージの転送先となるBC情報をBCテーブル405から検索し、メッセージ転送先決定部402へ通知する。
メッセージ転送先決定部402は、BC処理部404からBC情報を通知されていれば、そのBC情報に従って、コンテンツ要求メッセージの転送先をメッセージ送受信処理部401へ通知する。また、メッセージ転送先決定部402は、BC情報を通知されていなければ、IPルーティングテーブル406からコンテンツ応答メッセージの転送先であるコンテンツ要求ノードへの経路を検索し、メッセージ送受信処理部401へ通知する。
次に、図4乃至10を参照して、本実施形態の動作を説明する。
図4に示すとおり、ネットワークは、コンテンツサーバ111、ルータ211〜214、コンテンツ要求ノード311、312、キャッシュルータ411、412を含む。
図4において、コンテンツ要求ノード311は、コンテンツサーバ111宛にコンテンツBをダウンロードするためのコンテンツ要求メッセージを送信する。コンテンツ要求メッセージは図4の点線矢印のように、ルータ212、213を介してコンテンツサーバ111へ到達する。
図5において、コンテンツサーバ111は、コンテンツBのデータを含むコンテンツ応答メッセージを作成し、コンテンツ要求ノード311へと送信する。コンテンツ応答メッセージは、まずルータ212が受信する。ルータ212は、受信したパケットがコンテンツ応答メッセージであることを判別すると、最寄りのキャッシュルータ411へとコンテンツ応答メッセージを転送する。最寄りのキャッシュルータの情報は、事前設定しておいたり、ネットワーク管理サーバなどから取得したりする。コンテンツ応答メッセージは、図5の点線矢印のように流れる。
ここで、コンテンツサーバ111およびルータ212が送信するコンテンツ応答メッセージを受信した場合、従来方式とは異なり、BC情報を作成しない。本実施形態では、コンテンツ応答メッセージにBC作成フラグを追加し、そのフラグがOnである場合のみルータはBC情報を作成する。コンテンツサーバ111およびルータ212が送信するコンテンツ応答メッセージのBC作成フラグはOffに設定されている。
図6において、ルータ212が転送したコンテンツ応答メッセージの転送先であるキャッシュルータ411は、コンテンツ応答メッセージに含まれるBC作成フラグをOnに設定し、コンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード311へと送信する。その後、キャッシュ用ルータ411は、コンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツBのデータをキャッシュする。キャッシュルータ411が送信したコンテンツ応答メッセージは図6の点線矢印のように、ルータ211、212、213を経てコンテンツ要求ノード311へと到達する。ここでルータ211、212、213は、コンテンツ応答メッセージ転送時に下記のBC情報をそれぞれ記録する。ルータ211、212、213のBC情報の上流・下流ノードは、図6の実線矢印のように設定される。
[BC情報 211−1]
・コンテンツID = B
・上流ノード = 212
・下流ノード = 411
・データ通過時刻 = 2010/12/2 10:00:00
・リクエスト通過時刻 = null
[BC情報 212−1]
・コンテンツID = B
・上流ノード = 213
・下流ノード = 211
・データ通過時刻 = 2010/12/2 10:00:01
・リクエスト通過時刻 = null
[BC情報 213−1]
・コンテンツID = B
・上流ノード = null
・下流ノード = 212
・データ通過時刻 = 2010/12/2 10:00:02
・リクエスト通過時刻 = null
図7において、コンテンツ要求ノード312は同じコンテンツBを取得するため、コンテンツサーバ111に対してコンテンツ要求メッセージを送信する。送信されたコンテンツ要求メッセージは、ルータ212へ届くと、ルータ212が持つBC情報に従い、図7の点線矢印のようにキャッシュルータ411の方向へ転送される。
図8において、キャッシュルータ411は、コンテンツ要求ノード312からのコンテンツ要求メッセージを受信する。キャッシュルータ411が、要求されたコンテンツのキャッシュを保持している場合は、BC作成フラグをOnにしてコンテンツ応答メッセージを作成し、コンテンツ要求ノード312へと返信する。それにより、ルータ211のBC情報は下記のように変わる。
[BC情報 211−2]
・コンテンツID = B
・上流ノード = 214
・下流ノード = 411
・データ通過時刻 = 2010/12/2 10:10:00
・リクエスト通過時刻 = 2010/12/2 10:09:00
また、ルータ214には下記のBC情報が作成される。
[BC情報 214−1]
・コンテンツID = B
・上流ノード = null
・下流ノード = 211
・データ通過時刻 = 2010/12/2 10:10:01
・リクエスト通過時刻 = null
各ルータのBC情報の上流・下流ノードは、図8の実線矢印のようになる。
図7において、キャッシュルータ411がコンテンツ要求メッセージを受信した際に、そのコンテンツのキャッシュを持っていなかった場合は、コンテンツ要求メッセージの送信元であるルータ211にコンテンツ要求メッセージを送り返す。その後は、ルータ213までさかのぼりBC情報が削除され、その後コンテンツ要求メッセージはサーバ111へと転送される(図9)。
キャッシュルータ411は、コンテンツ毎にアクセス回数をカウントする機能を持つ。本実施形態では、コンテンツ応答メッセージにキャッシュ作成フラグを追加して、キャッシュルータの負荷分散を実現する。キャッシュルータ411は、或るコンテンツに対するアクセス頻度がしきい値を超えた場合、コンテンツ応答メッセージのキャッシュ作成フラグをOnにして自身のIDを含めたコンテンツ応答メッセージを送信する。
キャッシュ作成フラグがOnになったコンテンツ応答メッセージを受信したルータは、最寄りのキャッシュルータを検索する。最寄りのキャッシュルータがコンテンツ応答メッセージを作成したキャッシュルータとは異なる場合、最寄りのキャッシュルータへコンテンツ応答メッセージを転送する。その際にBC作成フラグおよびキャッシュ作成フラグはOffにセットする。図10の例では、キャッシュ作成フラグがOnになったコンテンツ応答メッセージを受信したルータ214は、キャッシュルータ412へとコンテンツ応答メッセージを転送する。キャッシュルータ412はBC作成フラグをOnにしてコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード312へと送信する。その後、コンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツデータをキャッシュする。キャッシュルータ412からコンテンツ応答メッセージを受信したルータ214は、下記のBC情報を作成し、コンテンツ要求ノード312へとコンテンツ応答メッセージを転送する。
[BC情報 214−2]
・コンテンツID = B
・上流ノード = null
・下流ノード = 412
・データ通過時刻 = 2010/12/2 10:10:01
・リクエスト通過時刻 = null
上記の機能により、ルータはメッセージの転送のみに専念し、コンテンツのキャッシュをキャッシュルータに任せ、キャッシュへの誘導情報のみを持つことで、ルータの性能低下を防止し、ネットワークのパフォーマンスを維持できる。
なお、図2に示すルータの各部及び図3に示すキャッシュルータの各部は、ハードウェアによって実現することもできるが、ソフトウェアによって実現することもできる。
また、図2に示すルータの各部により行われる方法及び図3に示すキャッシュルータにより行われる方法は、ハードウェアによって実現することもできるが、ソフトウェアによって実現することもできる。
ここで、ソフトウェアによって機能部が実現できるとは、コンピュータをその機能部として機能させるためのプログラムをコンピュータが読み込んで実行することにより実現することができることを意味する。
また、ソフトウェアによって方法が実現できるとは、コンピュータにその方法を行わせるためのプログラムをコンピュータが読み込んで実行することによって実現できることを意味する。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)
受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段と、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがOnである場合に、転送情報を当該ルータに記録する手段と、
当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ宛に転送する手段と、
を備えることを特徴とするルータ。
(付記2)
付記1に記載のルータであって、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがOnである場合に、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送する手段を更に備えることを特徴とするルータ。
(付記3)
付記1又は付記2に記載のルータであって、
転送情報に含まれるコンテンツIDは、当該コンテンツのIDであり、転送情報に含まれる上流ノードは、当該ルータから見たコンテンツ要求メッセージ転送時の上流のノードのIDであり、転送情報に含まれる下流ノードは、当該ルータから見たコンテンツ要求メッセージ転送時の下流のノードのIDであり、転送情報に含まれるデータ通過時刻は、コンテンツ応答メッセージが当該ルータを通過した時刻であり、転送情報に含まれるリクエスト通過時刻は、最後のコンテンツ要求メッセージが通過した時刻であることを特徴とするルータ。
(付記4)
付記1乃至3の何れか1に記載のルータであって、
当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ宛に転送するのみならず、コンテンツ要求メッセージを受信した時刻を転送情報に含まれるリクエスト通過時刻として設定する手段を更に備えることを特徴とするルータ。
(付記5)
付記1乃至4のいずれか1に記載のルータであって、
キャッシュ作成フラグと転送情報作成フラグがOnであるコンテンツ応答メッセージを受信したならば、最寄りのキャッシュルータを検索し、最寄りのキャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージを作成したキャッシュルータと異なる場合には、キャッシュ作成フラグと転送情報作成フラグをOffにして、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段を更に備えることを特徴とするルータ。
(付記6)
付記1乃至5のいずれか1に記載のルータであって、
キャッシュルータにコンテンツデータが無いために、キャッシュルータからコンテンツ要求メッセージが送り返されたならば、そのコンテンツデータに対応する転送情報に従って、コンテンツ要求メッセージを逆転送し、そのコンテンツに対応する転送情報を削除する手段を更に備えることを特徴とするルータ。
(付記7)
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュする手段と、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをOnに設定して、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送する手段と、
を備えることを特徴とするキャッシュルータ。
(付記8)
付記7に記載のキャッシュルータであって、
当該キャッシュルータに記録されている或るコンテンツに対するアクセス頻度がしきい値を超えた場合、そのコンテンツに対応し、転送情報作成フラグとしてOnが設定され、キャッシュ作成フラグとしてOnが設定され、キャッシュルータIDとして自キャッシュルータのIDが設定されているコンテンツ応答メッセージを送信する手段を更に備えることを特徴とするキャッシュルータ。
(付記9)
付記7又は8に記載のキャッシュルータであって、
転送情報作成フラグとキャッシュ作成フラグがOffであるコンテンツ応答メッセージを受信したならば、コンテンツデータのキャッシュを自キャッシュルータに設け、コンテンツ応答メッセージの転送情報作成フラグをOnに変更して、コンテンツ応答メッセージを送信してきたルータにコンテンツ応答メッセージを返す手段を更に備えることを特徴とするキャッシュルータ。
(付記10)
少なくとも1つのコンテンツサーバと、少なくとも1つのコンテンツ要求ノードが接続されているネットワークに接続されている少なくとも1つのルータと少なくとも1つのキャッシュルータを備えるコンテンツデータキャッシュシステムであって、
各ルータは、
受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段と、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがOnである場合に、転送情報を当該ルータに記録する手段と、
当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ宛に転送する手段と、
を備え、
各キャッシュルータは、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュする手段と、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをOnに設定して、コンテンツ要求ノード宛に転送する手段と、
を備え、
コンテンツデータはそのコンテンツデータをキャッシュするキャッシュルータからコンテンツ要求ノードに送信されることを特徴とするコンテンツキャッシュシステム。
(付記11)
少なくとも1つのコンテンツサーバと、少なくとも1つのコンテンツ要求ノードが接続されているネットワークに接続されている少なくとも1つのルータと少なくとも1つのキャッシュルータを備えるコンテンツデータキャッシュシステムにおけるコンテンツキャッシュ方法であって、
ルータが、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送するステップと、
キャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュするステップと、
キャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをOnに設定して、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送するステップと、
ルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがOnである場合に、転送情報を当該ルータに記録するステップと、
ルータが、当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ宛に転送するステップと、
を有し、
コンテンツデータはそのコンテンツデータをキャッシュするキャッシュルータからコンテンツ要求ノードに送信されることを特徴とするコンテンツキャッシュ方法。
(付記12) コンピュータをルータとして機能させるためのプログラムであって、
コンピュータを、
受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段と、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがOnである場合に、転送情報を当該ルータに記録する手段と、
当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ宛に転送する手段と、
として機能させるためのプログラム。
(付記13)
付記12に記載のプログラムであって、
コンピュータを更に、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがOnである場合に、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送する手段として機能させるためのプログラム。
(付記14)
付記12又は13に記載のプログラムであって、
転送情報に含まれるコンテンツIDは、当該コンテンツのIDであり、転送情報に含まれる上流ノードは、当該ルータから見たコンテンツ要求メッセージ転送時の上流のノードのIDであり、転送情報に含まれる下流ノードは、当該ルータから見たコンテンツ要求メッセージ転送時の下流のノードのIDであり、転送情報に含まれるデータ通過時刻は、コンテンツ応答メッセージが当該ルータを通過した時刻であり、転送情報に含まれるリクエスト通過時刻は、最後のコンテンツ要求メッセージが通過した時刻であることを特徴とするプログラム。
(付記15)
付記12乃至14の何れか1に記載のプログラムであって、
コンピュータを更に、
当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ宛に転送するのみならず、コンテンツ要求メッセージを受信した時刻を転送情報に含まれるリクエスト通過時刻として設定する手段として機能させるためのプログラム。
(付記16)
付記12乃至15のいずれか1に記載のプログラムであって、
コンピュータを更に、
キャッシュ作成フラグと転送情報作成フラグがOnであるコンテンツ応答メッセージを受信したならば、最寄りのキャッシュルータを検索し、最寄りのキャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージを作成したキャッシュルータと異なる場合には、キャッシュ作成フラグと転送情報作成フラグをOffにして、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段として機能させるためのプログラム。
(付記17)
付記12乃至16のいずれか1に記載のプログラムであって、
コンピュータを更に、
キャッシュルータにコンテンツデータが無いために、キャッシュルータからコンテンツ要求メッセージが送り返されたならば、そのコンテンツデータに対応する転送情報に従って、コンテンツ要求メッセージを逆転送し、そのコンテンツに対応する転送情報を削除する手段として機能させるためのプログラム。
(付記18)
コンピュータをキャッシュルータとして機能させるためのプログラムであって、
コンピュータを、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュする手段と、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをOnに設定して、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送する手段と、
として機能させるためのプログラム。
(付記19)
付記18に記載のプログラムであって、
コンピュータを更に、
当該キャッシュルータに記録されている或るコンテンツに対するアクセス頻度がしきい値を超えた場合、そのコンテンツに対応し、転送情報作成フラグとしてOnが設定され、キャッシュ作成フラグとしてOnが設定され、キャッシュルータIDとして自キャッシュルータのIDが設定されているコンテンツ応答メッセージを送信する手段として機能させるためのプログラム。
(付記20)
付記18又は19に記載のプログラムであって、
コンピュータを更に、
転送情報作成フラグとキャッシュ作成フラグがOffであるコンテンツ応答メッセージを受信したならば、コンテンツデータのキャッシュを自キャッシュルータに設け、コンテンツ応答メッセージの転送情報作成フラグをOnに変更して、コンテンツ応答メッセージを送信してきたルータにコンテンツ応答メッセージを返す手段として機能させるためのプログラム。
111 コンテンツサーバ
211〜214 ルータ
311、312 コンテンツ要求ノード(ユーザ端末)
411、412 キャッシュルータ

Claims (10)

  1. 受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段と、
    受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがOnである場合に、転送情報を当該ルータに記録する手段と、
    当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ方向に転送する手段と、
    を備えることを特徴とするルータ。
  2. 請求項1に記載のルータであって、
    受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがOnである場合に、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送する手段を更に備えることを特徴とするルータ。
  3. 請求項1又は2に記載のルータであって、
    転送情報に含まれるコンテンツIDは、当該コンテンツのIDであり、転送情報に含まれる下流ノードは、当該ルータから見たコンテンツ応答メッセージ転送時の上流のノードのIDであり、転送情報に含まれる上流ノードは、当該ルータから見たコンテンツ応答メッセージ転送時の下流のノードのIDであり、転送情報に含まれるデータ通過時刻は、コンテンツ応答メッセージが当該ルータを通過した時刻であり、転送情報に含まれるリクエスト通過時刻は、最後のコンテンツ要求メッセージが通過した時刻であることを特徴とするルータ。
  4. 請求項1乃至3の何れか1に記載のルータであって、
    当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ方向に転送するのみならず、コンテンツ要求メッセージを受信した時刻を転送情報に含まれるリクエスト通過時刻として設定する手段を更に備えることを特徴とするルータ。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1に記載のルータであって、
    キャッシュ作成フラグと転送情報作成フラグがOnであるコンテンツ応答メッセージを受信したならば、最寄りのキャッシュルータを検索し、最寄りのキャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージを作成したキャッシュルータと異なる場合には、キャッシュ作成フラグと転送情報作成フラグをOffにして、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段を更に備えることを特徴とするルータ。
  6. 請求項1乃至5のいずれか1に記載のルータであって、
    キャッシュルータにコンテンツデータが無いために、キャッシュルータからコンテンツ要求メッセージが送り返されたならば、そのコンテンツデータに対応する転送情報に従って、コンテンツ要求メッセージを逆転送し、そのコンテンツに対応する転送情報を削除する手段を更に備えることを特徴とするルータ。
  7. 受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュする手段と、
    受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをOnに設定して、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送する手段と、
    を備えることを特徴とするキャッシュルータ。
  8. 請求項7に記載のキャッシュルータであって、
    当該キャッシュルータに記録されている或るコンテンツに対するアクセス頻度がしきい値を超えた場合、そのコンテンツに対応し、転送情報作成フラグとしてOnが設定され、キャッシュ作成フラグとしてOnが設定され、キャッシュルータIDとして自キャッシュルータのIDが設定されているコンテンツ応答メッセージを送信する手段を更に備えることを特徴とするキャッシュルータ。
  9. 少なくとも1つのコンテンツサーバと、少なくとも1つのコンテンツ要求ノードが接続されているネットワークに接続されている少なくとも1つのルータと少なくとも1つのキャッシュルータを備えるコンテンツデータキャッシュシステムであって、
    各ルータは、
    受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段と、
    受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがOnである場合に、転送情報を当該ルータに記録する手段と、
    当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ方向に転送する手段と、
    を備え、
    各キャッシュルータは、
    受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュする手段と、
    受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをOnに設定して、コンテンツ要求ノード宛に転送する手段と、
    を備え、
    コンテンツデータはそのコンテンツデータをキャッシュするキャッシュルータからコンテンツ要求ノードに送信されることを特徴とするコンテンツキャッシュシステム。
  10. 少なくとも1つのコンテンツサーバと、少なくとも1つのコンテンツ要求ノードが接続されているネットワークに接続されている少なくとも1つのルータと少なくとも1つのキャッシュルータを備えるコンテンツデータキャッシュシステムにおけるコンテンツキャッシュ方法であって、
    ルータが、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送するステップと、
    キャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュするステップと、
    キャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをOnに設定して、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送するステップと、
    ルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがOnである場合に、転送情報を当該ルータに記録するステップと、
    ルータが、当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ方向に転送するステップと、
    を有し、
    コンテンツデータはそのコンテンツデータをキャッシュするキャッシュルータからコンテンツ要求ノードに送信されることを特徴とするコンテンツキャッシュ方法。
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