KR20170036610A

KR20170036610A - 콘텐트 중심 네트워크들에서 검출되지 않은 관심 루핑을 제거하기 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20170036610A
Application number: KR1020160116157A
Authority: KR
Inventors: 제이. 가르시아-루나-아세베 호세
Original assignee: 팔로 알토 리서치 센터 인코포레이티드
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2017-04-03
Also published as: CN106559256B; EP3148124A1; US20170093691A1; CN106559256A; US10313227B2; JP2017063413A; EP3148124B1

Abstract

본 발명의 하나의 실시예는 정보 중심 네트워크(ICN)에서 관심들을 정확하게 프로세싱하기 위한 시스템을 제공한다. 동작 동안, 시스템은 ICN에서의 제 1 노드에 의해, 제 2 노드로부터 콘텐트 부분에 대한 관심을 수신한다. 관심은 콘텐트 부분의 이름을 명시한다. 시스템은 포워딩 정보 및 제 1 노드 상에 저장된 미결 관심들과 연관된 정보에 기초하여, 포워딩 조건 또는 관심 집성 조건이 만족되는지의 여부를 결정한다. 포워딩 조건이 만족되는 것에 응답하여, 시스템은 관심을 포워딩한다. 관심 집성 조건이 만족되는 것에 응답하여, 시스템은 관심을 집성한다.

Description

콘텐트 중심 네트워크들에서 검출되지 않은 관심 루핑을 제거하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ELIMINATING UNDETECTED INTEREST LOOPING IN INFORMATION-CENTRIC NETWORKS}

본 발명은 일반적으로, 정보 중심 네트워크들(ICNs)에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 검출되지 않은 관심 루프들을 제거할 수 있는 ICN 아키텍처(architecture)에 관한 것이다.

인터넷 및 전자상거래의 확산은 계속해서 네트워크 산업에서 혁신적 변화들을 불러 일으킨다. 오늘날, 온라인 영화 뷰잉(viewing)으로부터 매일의 뉴스 전달, 소매 판매, 및 인스턴트 메시징(instant messaging)까지의 상당한 수의 정보 교환들이 온라인으로 행해진다. 증가하는 수의 인터넷 애플리케이션들이 또한 모바일(mobile)이 되고 있다. 그러나, 현재 인터넷은 대체로 위치 기반 어드레싱 방식으로 동작한다. 2개의 가장 흔한(ubiquitous) 프로토콜들, 즉 인터넷 프로토콜(IP) 및 이더넷 프로토콜은 둘 모두 종단 호스트(end-host) 어드레스들에 기초한다. 즉, 콘텐트의 소비자는, 전형적으로 물리적 객체 또는 위치와 연관되는 어드레스(예로서, IP 어드레스 또는 이더넷 매체 액세스 제어(MAC) 어드레스)로부터 콘텐트를 명시적으로 요청함으로써 콘텐트를 단지 수신할 수 있다. 이 제한적 어드레싱 방식은 변화무쌍한 네트워크 요구들을 충족시키기 위해 계속해서 더 부적절해지고 있다.

최근에, 정보 중심 네트워크(ICN) 아키텍처들은, 콘텐트가 직접적으로 명명되고 어드레싱되는 산업에서 제안되었다. 콘텐트 중심 네트워킹(CCN) 및 명명된 데이터 네트워킹(NDN)은 가장 중요한 관심 기반 ICN 접근법들이다. 예를 들면, CCN에서, 콘텐트가 이동하는 종단 간(end-to-end) 대화들에서와 같은 애플리케이션 레벨에서 네트워크 트래픽을 뷰잉하는 대신에, 콘텐트는 그것의 고유 이름에 기초하여 요청되거나 리턴된다. 네트워크는 제공자로부터 소비자로 콘텐트를 라우팅할 책임이 있다. 콘텐트가 텍스트, 이미지들, 비디오, 및/또는 오디오와 같은, 임의의 형태의 데이터를 포함하는, 통신 시스템에서 전송될 수 있는 데이터를 포함함에 주의한다. 소비자 및 제공자는 CCN 내부 또는 외부에서 컴퓨터 또는 자동화 프로세스에서의 사람일 수 있다. 콘텐트의 일부분은 전체 콘텐트 또는 콘텐트의 각각의 부분을 언급할 수 있다. 예를 들면, 신문 항목은 데이터 패킷들로서 구현된 콘텐트의 다수의 부분들에 의해 표현될 수 있다. 콘텐트의 일부분은 또한, 인증 데이터, 생성 날짜, 콘텐트 소유자, 등과 같은, 정보를 갖는 콘텐트의 부분을 설명하거나 증가시키는 메타데이터와 연관될 수 있다.

현재의 ICN 아키텍처가 직면하는 하나의 문제는 관심 루프들이, 동일한 콘텐트를 요청하는 상이한 소비자들로부터의 관심들이 집성되고 관심들이 라우팅 루프들을 따라 포워딩될 때, 검출되지 않게 될 수 있는 것인데, 이는 장애들 또는 정체로 인해 발생할 수 있다. 현재의 포워딩 전략들은 관심 루프 검출의 기반으로서 넌스(nonce)들 및 명명된 데이터 객체들(NDOs)의 이름들을 사용할 수 있다. 그러나, 이러한 포워딩 전략들은 종종 관심 집성의 존재 시에 정확하게 동작할 수 없다. 특정 개선된 포워딩 전략들은 의도된 이름 접두부에 대한 홉 카운트(hop count)를 언급하기 위해 관심들을 요청함으로써 관심 루프 검출 문제에 해결책을 제공한다. 그러나, 이러한 접근법은 관심의 포맷의 변화를 요구하고 네트워크의 제어 플레인(plane)에서 동작하는 라우팅 프로토콜이 네트워크에서 사용될 수 있는 임의의 다른 유형의 거리 정보(예로서, 정체 또는 지연 기반 거리들)에 더하여 이름 접두부들에 대한 홉 카운트들을 유지할 것을 요구한다. 이러한 해결책은 따라서 바람직하지 않다. 게다가, 이름 접두부들에 대한 홉 카운트는 익명 시스템들에 걸쳐 강제적인 것이 될 수 없다.

본 발명의 하나의 실시예는 정보 중심 네트워크(ICN)에서 관심들을 정확하게 프로세싱하기 위한 시스템을 제공한다. 동작 동안, 시스템은 ICN에서의 제 1 노드에 의해, 제 2 노드로부터 콘텐트의 일부분에 대한 관심을 수신한다. 관심은 콘텐트 부분의 이름을 명시한다.

시스템은 포워딩 정보 및 제 1 노드 상에 저장된 미결 관심들과 연관된 정보에 기초하여, 포워딩 조건 또는 관심 집성 조건이 만족되는지의 여부를 결정한다. 포워딩 조건이 만족되는 것에 응답하여, 시스템은 관심을 포워딩한다. 관심 집성 조건이 만족되는 것에 응답하여, 시스템은 관심을 집성한다.

이 실시예에 관한 일 변형에서, 포워딩 정보는 콘텐트 부분의 이름과 연관된 하나 이상의 엔트리(entry)들을 포함하고, 각각의 엔트리는, 제 1 노드가 콘텐트 부분을 저장하는 목적지 노드로 관심을 포워딩할 수 있는 다음 홉 이웃을 명시한다. 엔트리는 또한, 다음 홉 이웃으로부터 목적지 노드까지의 거리를 명시한다.

또 다른 변형에서, 포워딩 조건은, 포워딩 정보의 적어도 하나의 엔트리에 의해 명시된 거리가 제 2 노드로부터 목적지 노드까지의 거리 미만이면 만족된다.

또 다른 변형에서, 엔트리는 또한, 다음 홉 이웃의 순위를 명시하고, 관심은 포워딩 조건을 만족시키는 이웃들 중에서 최고 순위가 매겨지는 다음 홉 이웃으로 포워딩된다.

이 실시예에 관한 일 변형에서, 미결 관심들과 연관된 정보는 콘텐트 부분의 이름과 연관된 엔트리를 포함하고, 엔트리는 제 1 노드로부터 콘텐트 부분을 저장하는 목적지 노드까지의 거리를 명시한다.

또 다른 변형에서, 관심 집성 조건은, 엔트리에 의해 명시된 거리가 제 2 노드로부터 목적지 노드까지의 거리 미만이면 만족된다.

또 다른 변형에서, 엔트리는 또한, 콘텐트 부분에 대한 관심들이 수신되는 들어오는(incoming) 이웃들의 세트를 명시하고, 관심은 들어오는 이웃들의 세트에 제 2 노드를 부가함으로써 집성된다.

이 실시예에 관한 일 변형에서, 포워딩 조건 및 관심 집성 조건이 만족되지 않는 것에 응답하여, 시스템은 관심을 누락(drop)시키고 제 2 노드로 다시 제어 메시지를 전송한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 네트워크의 일 예시적인 아키텍처를 도시한 도면.
도 2a는 정보 중심 네트워크(ICN)에서 일 예시적인 관심 루핑을 도시하는 다이어그램을 제공하는 도면.
도 2b는 ICN에서 일 예시적인 관심 루핑을 도시하는 다이어그램을 제공하는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 일 예시적인 포워딩 정보 베이스(FIB)를 도시하는 다이어그램을 제공하는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 일 예시적인 미결 관심 테이블(PIT)을 도시하는 다이어그램을 제공하는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, ICN 라우터의 일 예시적인 아키텍처를 제공하는 다이어그램을 제공하는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 일 예시적인 관심 프로세싱 알고리즘을 도시하는 다이어그램을 제공하는 도면.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른, FIB의 확장된 검색의 일 예시적인 동작을 도시한 도면들.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른, FIB의 확장된 검색의 일 예시적인 동작을 도시한 도면들.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, FIB의 확장된 검색을 위한 일 예시적인 시스템을 도시한 도면.
도면들에서, 유사한 참조 부호들은 동일한 도면 요소들을 언급한다.

개요

본 발명의 실시예들은 관심 포맷을 수정할 필요성 없이 관심 집성의 존재 시에 관심 루핑을 검출할 수 있는 CCN 시스템을 제공한다. 더 구체적으로, CCN 시스템은 확장된 포워딩 정보 베이스(FIB)의 단순한 검색에 기초하여 관심 루프들을 검출하고, 상기 확장된 포워딩 정보 베이스는 콘텐트 라우터의 모든 이웃들에 의해 보고된 이름 접두부들까지의 거리들을 저장한다.

CCN 아키텍처

일반적으로, CCN은 2개의 유형들의 메시지들을 사용한다: 관심들 및 콘텐트 객체들. 관심은 콘텐트 객체의, 또한 소위 "이름"인 계층적으로 구조화된 가변 길이 식별자(HSVLI)를 운반하고, 그 객체에 대한 요청의 역할을 한다. 네트워크 요소(예로서, 라우터)가 동일한 이름에 대한 다수의 관심들을 수신하면, 그것은 그들 관심들을 집성할 수 있다. 매칭 콘텐트 객체를 갖는 관심의 경로를 따라 네트워크 요소는 그 객체를 캐싱(caching)하고 리턴시킬 수 있으며, 이것은 관심을 만족시킨다. 콘텐트 객체는 관심의 근원지(들)에 대한 관심의 역 경로를 따른다.

본 발명에서 사용된 용어들은 일반적으로, 다음과 같이 정의된다(그러나, 그들의 해석은 이러한 것으로 제한되지 않는다):

"HSVLI": 또한, 소위 이름인 계층적으로 구조화된 가변 길이 식별자. 그것은 가변 길이 옥텟 스트링(octet string)들일 수 있는 이름 구성요소들의 순서화된 목록이다. 인간 판독가능한 형태로, 그것은 ccnx:/path/part와 같은 포맷으로 표현될 수 있다. 또한, HSVLI는 인간 판독가능하지 않을 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, HSVLI들은 콘텐트를 언급하고, 그들이 콘텐트에 대한 조직 구조들을 표현할 수 있으며 인간들에게 적어도 부분적으로 의미가 있는 것임이 바람직하다. HSVLI의 개별적인 구성요소는 임의의 길이를 가질 수 있다. 또한, HSVLI들은 명시적으로 제한된 구성요소들을 가질 수 있고, 바이트들의 임의의 시퀀스를 포함할 수 있으며, 인간 판독가능한 문자들로 제한되지 않는다. 최장 접두부 매치 검색은 HSVLI들을 갖는 패킷들을 포워딩할 때에 중요하다. 예를 들면, "/parc/home/bob"에서 관심을 나타내는 HSVLI는 "/parc/home/bob/test.txt" 및 "/parc/home/bob/bar.txt" 둘 모두에 매칭할 것이다. 이름 구성요소들의 수에 관한 최장 매치는 최상으로 고려되는데, 이는 그것이 가장 특정하기 때문이다. HSVLI들의 상세한 설명들은 발명자들(제이콥슨, 반 엘(Jacobson, Van L.) 및 쏜튼, 제임스 디.(Thornton, James D.))에 의해 2009년 9월 23일에 출원된, 발명의 명칭이 "계층적으로 구조화된 가변 길이 식별자를 갖는 패킷을 포워딩하기 위한 시스템(SYSTEM FOR FORWARIDNG A PACKET WITH A HIERARCHICHALLY STRUCTURED VARIABLE-LENGTH IDENTIFIER)"인 미국 특허 번호 제 8,160,069 호에서 발견될 수 있다.

"관심": 콘텐트 객체에 대한 요청. 관심은 동일한 이름 접두부를 갖는 다수의 객체들 사이에서 선택하기 위해 사용될 수 있는 HSVLI 이름 접두부 및 다른 선택적 셀렉터(selector)들을 명시한다. 그 이름이 관심 이름 접두부(및 선택적으로, 공개자 키-ID 매치와 같은 다른 요청된 파라미터들)에 매칭하는 임의의 콘텐트 객체는 관심을 만족시킨다.

"콘텐트 객체": 관심에 응답하여 전송된 데이터 객체. 그것은 암호 서명을 통해 함께 결속되는 HSVLI 이름 및 콘텐트 페이로드를 갖는다. 선택적으로, 모든 콘텐트 객체들은 콘텐트 객체의 SHA-256 다이제스트(digest)로 구성된 암시적 터미널(terminal) 이름 구성요소를 갖는다. 하나의 실시예에서, 암시적 다이제스트는 와이어 상으로 전달되지 않지만, 필요하다면 각각의 홉에서 컴퓨팅(computing)된다. 본 발명에서, 용어 "콘텐트 객체" 및 용어 "명명된 데이터 객체(NDO)"는 교환가능하다.

"페이스(Face)": CCN에서, 용어 페이스는 인터페이스의 개념의 일반화이다. 페이스는 네트워크에 또는 직접적으로 애플리케이션 당사자에 대한 접속부일 수 있다. 페이스는 특정한 네트워크 인터페이스 상에서 방송 또는 멀티캐스트 패킷들을 전송 및 수신하도록, 또는 기초 전송에서 지점간 어드레싱을 사용하거나, 터널(예로서, TCP 터널)을 사용하여 패킷들을 전송하고 수신하도록 구성될 수 있다. 페이스는 또한, UDP와 같은 캡슐화 또는 OS 특정 프로세스 간 통신 경로를 통해, 동일한 기계 상에서 실행되는 단일 애플리케이션 프로세스에 대한 접속부일 수 있다. 모든 메시지들은 페이스를 통해 도달하고 페이스를 통해 전송된다. 본 발명에서, 용어 "이웃"은 용어 "페이스"와 상호교환가능하고, 이는 관심의 들어오거나 나가는(outgoing) 인터페이스를 언급한다.

전에 언급된 바와 같이, HSVLI는 콘텐트의 일부분을 나타내고, 계층적으로 구조화되며, 가장 일반적인 레벨로부터 가장 특정한 레벨로 순서화된 인접 구성요소들을 포함한다. 각각의 HSVLI의 길이는 고정되지 않는다. 종래의 IP 네트워크와 달리, 콘텐트 중심 네트워크들에서, 패킷은 HSVLI에 의해 식별될 수 있다. 예를 들면, "abcd/bob/papers/ccn/news"는 콘텐트의 이름일 수 있고 대응하는 패킷(들) 즉, "ABCD"로 명명된 조직에서 "Bob"으로 명명된 사용자에 대한 페이퍼들의 "ccn" 컬렉션으로부터 "news" 항목을 식별한다. 콘텐트의 일부분을 요청하기 위해, 노드는 콘텐트의 이름에 의해 그 콘텐트에서 관심을 표현(예로서, 방송)한다. 콘텐트의 일부분에서의 관심은 콘텐트의 이름 또는 식별자에 따른 콘텐트에 대한 질의일 수 있다. 네트워크에서 이용가능하면, 콘텐트는, 콘텐트를 저장하는 임의의 노드로부터 요청 노드로 다시 전송된다. 라우팅 인프라스트럭처는 아마도 정보를 가질 것 같은 장래 노드(prospective node)들로 관심을 지능적으로 전파하고 그 다음, 관심 메시지에 의해 가로질러진 역 경로를 따라 다시 이용가능한 콘텐트를 운반한다. 기본적으로, 콘텐트 객체는 관심 메시지에 의해 남겨진 브레드크럼(breadcrumb)들을 따르고 따라서, 요청 노드에 도달한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 네트워크의 일 예시적인 아키텍처를 도시한다. 이 예에서, 네트워크(180)는 노드들(100 내지 145)을 포함한다. 네트워크에서의 각각의 노드는 하나 이상의 다른 노드들에 결합된다. 네트워크 접속(185)은 이러한 접속의 일례이다. 네트워크 접속은 실선으로서 도시되지만, 각각의 라인은 또한, 하나의 노드를 또 다른 노드에 결합시킬 수 있는 서브 네트워크들 또는 수퍼 네트워크들을 표현할 수 있다. 네트워크(180)는 콘텐트 중심, 로컬 네트워크, 수퍼 네트워크, 또는 서브 네트워크일 수 있다. 이들 네트워크들의 각각은, 하나의 네트워크에서의 노드가 다른 네트워크들에서의 노드에 도달할 수 있도록 상호접속될 수 있다. 네트워크 접속은 광대역, 무선, 전화, 위성, 또는 임의의 유형의 네트워크 접속일 수 있다. 노드는 컴퓨터 시스템, 사용자들을 표현하는 종단 지점, 및/또는 관심을 생성하거나 콘텐트를 발생시킬 수 있는 디바이스일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 소비자는 콘텐트의 일부분에 대한 관심을 생성하고 네트워크(180)에서의 노드로 그 관심을 포워딩할 수 있다. 콘텐트의 부분은 네트워크 내부 또는 외부에 위치될 수 있는 공개자 또는 콘텐트 제공자에 의해 네트워크(180)에서의 노드에서 저장될 수 있다. 예를 들면, 도 1에서, 콘텐트의 일부분에서의 관심은 노드(105)에서 발생한다. 콘텐트가 노드에서 이용가능하지 않으면, 관심은 제 1 노드에 결합된 하나 이상의 노드들로 흐른다. 예를 들면, 도 1에서, 관심은 이용가능한 콘텐트를 갖지 않은 노드(115)로 흐른다(관심 흐름(150)). 다음, 관심은, 다시 콘텐트를 갖지 않은 노드(115)로부터 노드(125)까지 흐른다(관심 흐름(155)). 관심은 그 다음, 이용가능한 콘텐트를 갖는 노드(130)로 흐른다(관심 흐름(160)). 콘텐트 객체의 흐름은 그 다음, 그것이 콘텐트가 전달되는 노드(105)에 도달할 때까지 역으로 그것의 경로를 재추적한다(콘텐트 흐름들(165, 170, 및 175)). 인증과 같은 다른 프로세스들이 콘텐트의 흐름에 수반될 수 있다.

네트워크(180)에서, 콘텐트 소유자(노드(130))와 관심 생성 노드(노드(105)) 사이의 경로에서의 임의의 수의 중간 노드들(노드들(100 내지 145))은 콘텐트가 네트워크에 걸쳐 이동할 때, 콘텐트의 로컬 카피들을 캐싱하는 것에 참여할 수 있다. 캐싱은 로컬적으로 캐싱된 콘텐트에 대한 액세스를 암시적으로 공유함으로써 다른 가입자들에 근접하여 위치된 제 2 가입자에 대한 네트워크 부하를 감소시킨다.

기존의 CCN들 또는 NDN들에서, 각각의 노드(또한, 라우터로서 불리는)는 포워딩 정보 베이스(FIB), 콘텐트 저장소(CS), 및 미결 관심 테이블(PIT)을 포함하는 3개의 주요 데이터 구조들을 유지한다. 포워딩 플레인은 요청된 콘텐트의 카피들을 광고하는 노드들을 향해 관심들을 포워딩하기 위해, 그리고 관심들에 의해 가로질러진 역 경로들을 통해 그들을 요청한 소비자들로 다시 NDO들 또는 다른 응답들을 전송하기 위해 이들 3개의 테이블들에 저장된 정보를 사용한다.

FIB는 콘텐트 객체들에 매칭하는 잠재적인 소스(들)를 향해 관심 패킷들을 포워딩하기 위해 사용된다. 전형적으로, 라우팅 프로토콜은 네트워크에 모든 노드들 중에서 FIB를 배치(populate)시키기 위해 사용된다. 종래의 CCN들에서, FIB 엔트리들은 종종 이름 접두부들에 의해 인덱싱(indexing)되고, 각각의 엔트리는 매칭 관심이 포워딩되어야 하는 적어도 하나의 페이스의 물리적 어드레스를 포함한다. NDN들에서, 이름 접두부에 대한 FIB 엔트리는 또한, 엔트리가 삭제될 수 있는 스테일 시간(stale time), 인터페이스를 통한 왕복 시간, 레이트 한도(rate limit); 및 인터페이스가 데이터를 다시 가져올 수 있거나 가져올 수 없다고 공지되거나 공지되지 않는지의 여부를 언급하는 상태 정보를 포함한다. 관심 메시지들을 포워딩하는 동안, 이름들의 최장 접두부 매치 검색들은 매칭 엔트리를 발견하기 위해 FIB에서 수행된다.

콘텐트 저장소(CS)는 IP 라우터에서 사용된 버퍼 메모리와 유사하다. 특히, CS는 이 노드를 통해 이동하는 콘텐트 객체들을 일시적으로 버퍼링하여, 상이한 소비자들에 의한 효율적인 데이터 검색을 허용한다. 라우터가 관심 패킷을 수신할 때, 그것은 먼저, 관심 업스트림을 발행하기 이전에 그것의 콘텐트 저장소에서 매칭 콘텐트 객체가 존재하는지의 여부를 확인한다.

미결 관심 테이블(PIT)은 관심 상태의 캐시의 역할을 한다. PIT는, 리턴된 콘텐트 객체 또는 NDO가 그것의 요청자들로 역 관심 경로를 따라 다운스트림 전송될 수 있도록 콘텐트 소스(들)를 향해 업스트림 포워딩된 관심들을 파악한다. 이것은 업스트림 및 다운스트림 네트워크 흐름을 보존한다. CCN 및 NDN은 또한, 관심들이 그들의 소스를 드러내지 않는 것을 허용하고 관심 집성을 가능하게 하기 위해 PIT들을 사용할 수 있다. 단지 관심 패킷들이 라우팅된다. 리턴하는 콘텐트 객체 또는 NDO는 콘텐트 요청자에 대한 관심 패킷의 자취를 다시 따른다. PIT 엔트리는 하나 이상의 튜플(tuple)들의 벡터로 구성되고, 하나의 튜플은 동일한 NDO 이름에 대해 프로세싱된 각각의 넌스를 위한 것이다. 각각의 튜플은 사용된 넌스, 들어오는 페이스들, 및 나가는 페이스들을 언급한다. 각각의 PIT 엔트리는 NDO가 발견되는 노드에 대한 왕복 시간보다 큰 수명을 갖는다.

관심 패킷이 특정 페이스 상의 라우터에 도달할 때, 최장 매치 검색은 콘텐트 이름, 또는 HSVLI에 기초하여 행해질 수 있다. 이름 검색을 위해 사용된 인덱스 구조는 CS 매치가 PIT 매치보다 선호될 이러한 방식으로 순서화되고, 이는 FIB 매치보다 선호될 것이다. 따라서, 관심에 매칭하는 CS에서 콘텐트 객체가 이미 존재하면, 콘텐트 객체는 관심이 도달한 페이스를 통해 전송될 것이고 관심은 폐기될 것이다. 그렇지 않으면, PIT는 매치가 발견될 수 있는지를 알아보기 위해 확인될 것이다. NDN에서, 관심이 요청된 콘텐트에 대한 PIT 엔트리에 저장된 넌스들과 상이한 넌스를 언급하면, 라우터는 관심을 포워딩하지 않고 PIT 엔트리에 관심이 수신된 들어오는 페이스 및 넌스를 부가함으로써 관심을 "집성한다". 한편, 관심에서의 동일한 넌스가 이미, 요청된 콘텐트에 대한 PIT 엔트리에 열거되면, 라우터는 관심에 의해 가로질러진 역 경로를 통해 NACK를 전송한다. CCN에서, 관심이 요청된 콘텐트에 대한 PIT 엔트리에 열거되지 않은 페이스로부터 수신되면 집성이 행해지고, 동일한 페이스로부터 수신된 반복된 관심은 단순하게 누락된다.

라우터가 그것의 CS 및 PIT에서 매치를 발견하지 않으면, 라우터는 최상의 접두부 매치를 위해 그것의 FIB에 열거된 루트를 따라 관심을 포워딩한다. NDN에서, 라우터는, 이러한 페이스가 콘텐트 및 콘텐트를 또한 가져올 수 있는 다른 페이스들보다 더 높게 순위가 매겨진 그것의 성능을 가져오도록 공지되면 관심을 포워딩하기 위한 페이스를 선택할 수 있다. 페이스들의 순위매김은 다른 라우터들과 관계 없이 라우터에 의해 행해진다.

검출되지 않은 관심 루핑

도 2a는 정보 중심 네트워크(ICN)에서 일 예시적인 관심 루핑을 도시하는 데이터그램을 제공한다. 도 2a에서, 네트워크(200)는 라우터들(202 내지 214)과 같은, 복수의 상호접속된 라우터들을 포함한다. 도 2a에서 화살표 선들은 각각의 라우터에 저장된 FIB 엔트리들을 따라 라우터(214)에 의해 광고된 콘텐트에 대한 다음 홉들을 나타낸다. 확인할 수 있는 바와 같이, 라우터들(204, 206, 및 208)로 구성되는 루프가 존재한다. 관심은 라우터(204)로부터 라우터들(206, 208)로, 그리고 다시 라우터(204)로 포워딩될 수 있다. 도 2a에서, 더 두꺼운 선들은, 이웃의 감지된 성능이 더 얇은 선들로 도시된 이웃들보다 양호함을 나타낸다. 예를 들면, 라우터(204)에 대해, 라우터(206)는 라우터(210)보다 양호한 수행 이웃이다. 도 2a로부터, FIB들에 포함된 다수의 경로들에 루프가 존재하기 때문에, 모든 라우팅 테이블들이 일관적일지라도, 장기간(long-term) 관심 루프가 존재할 수 있음을 확인할 수 있다. 이 경우에, FIB에서 이웃들의 순서는, 접두부들을 향한 페이스들 또는 경로들의 감지된 성능 때문에 더 큰 홉 카운트를 갖는 경로가 더 적은 홉 카운트를 갖는 경로보다 높게 순위가 매겨질 수 있는 것일 수 있다.

또한 도 2a에서, 점선들은 링크들 및 경로들을 통한 관심들의 가로지름(traversal)을 나타내고, 상이한 점선 패턴들은 상이한 발신자들을 갖는 관심들을 표현하고, 따라서 상이한 넌스들을 갖는다. 이벤트(event)가 라우터에 도달하는 시간은 t₁로 표시된다. 예를 들면, 라우터(204)는 t₁에서 라우터(202)로부터 관심을 수신하고, t₃에서 라우터(208)로부터 동일한 이름에 대한 그러나 상이한 넌스를 갖는 관심을 수신한다. 유사하게, 라우터(208)는 t₄에서 라우터(206)로부터 관심을 수신한다. 이상적으로, 관심 루프는, 라우터가 그것이 NDO 이름 및 넌스에 의해 식별된 바와 같이, 이전에 저절로 전송된 동일한 관심을 수신함을 의식하면 검출될 수 있다. 그러나, 도 2a에 도시된 예에서, 관심 집성으로 인해, 라우터(204)는 관심의 루핑을 검출할 수 없다. 더 구체적으로, 도 2a는 라우터(208)가 t₄에서 라우터(206)로부터 관심(n(j),nonce₁)을 수신하고, 이는 라우터(202)로부터 라우터(204)로 전송된 동일한 관심이다. 그러나, 라우터(204)로 이러한 관심을 포워딩하는 대신에, 라우터(208)는 t₃에서 라우터(204)에 도달한 상이한 넌스의 관심(n(j),nonce₂)을 갖는 이 관심을 집성한다. 즉, 라우터(204)는 단지, 라우터(208)로부터 전송된 n(j),nonce₂만 확인한다. 유사하게, 라우터(204)는 또한, 라우터(208)로부터 수신된 관심(즉, (n(j),nonce₂))을 집성하고, 라우터(202)로부터 수신된 관심(즉, (n(j),nonce₁))을 단지 전송한다. 따라서, 관심 루프는 라우터(204)에 의해 검출되지 않고 형성된다.

게다가, 라우팅 테이블들이 네트워크 또는 콘텐트 다이내믹스(dynamics)의 결과로서 일관적이지 않는 상황들에서, 관심 루프들은 제어 플레인이 콘텐트에 대한 단지 단일 경로 라우팅을 지원하는 경우에도 검출되지 않게 될 수 있다. 도 2b는 ICN에서 일 예시적인 관심 루핑을 도시하는 다이어그램을 제공한다. 도 2b는, 도 2b에 도시된 예에서, 라우팅이 단일 경로이고, 네트워크 토폴로지가, 라우터들(204 및 210) 사이의 링크에 장애가 발생할 때 t₁에서 변경되는 것을 제외하고, 도 2a에 도시된 동일한 예시적인 네트워크(200)를 보여준다. 도 2a에서 도시된 예와 유사하게, 라우터(204)는 라우터(208)로부터 관심을 집성하고 라우터(208)는 라우터(206)로부터 관심을 집성하며, 이들 조합된 단계들은 일시적 관심 루핑의 검출을 배제한다. 이 예에서, 루핑 문제들이, 라우터(206)에게 라우터(214)에 의해 접두부들에 관한 관심들에 대해 라우터(208)보다는 라우터(212)를 사용하도록 강요함으로써 회피될 수 있음이 보여질 것이다. 그러나, 동일한 루핑 문제들이, 링크(노드(206), 노드(208))가 이 예에서 삭제되면 존재할 것이다. FIB들이 배치되고 페이스들에 순위가 매겨지는 방식들은 PIT들에서 행해진 업데이트들과 관계 없음에 주의한다.

실제로, NDN 포워딩 전략이, 넌스들이 관심들을 고유하게 나타낼지라도, 관심 루프들이 발생하는 안정적이고, 에러 없는 네트워크에서 안전하지 않다고 판명할 수 있다. 게다가, 관심 식별 데이터의 매칭에 기초하여 관심 집성 및 관심 루프 검출을 갖는 어떠한 포워딩 전략도 안전하지 않다고 또한 판명될 수 있다. 단순화된 증거는 주기에 걸쳐 분산 종료 검출(distributed termination detection)의 문제에, NDN의 관심 프로세싱 전략, 및 관심 식별 데이터에 매칭함으로써 관심 루프들을 검출하기를 시도하는 임의의 포워딩 전략을 매핑하는 것이고, 여기서 관심들은 알고리즘의 토큰(token)들의 역할을 한다. 관심 집성은, 링에서의 임의의 노드가 상이한 토큰을 이전에 생성했을 때 링(관심 루프)을 가로지르는 토큰을 삭제하고; 따라서, 링을 통한 정확한 종료 검출(즉, 관심 루프 검출)은 관심 집성의 존재 시에 보장될 수 없다. 관심은 라우팅 루프를 따라 영원히 재순환할 수 없는데, 이는 대응하는 PIT 엔트리들이, 어떠한 응답들도 라우팅 루프들을 가로지르는 집성된 관심들로 전송되지 않음을 고려하면 실제로 타임 아웃(time out)될 것이기 때문이다. 그러나, 검출되지 않은 관심 루프들은, 심지어 루프들을 가로지르는 적은 퍼센티지들의 관심들에 대해 종단 간 지연들 및 콘텐트 라우터들에 의해 저장된 PIT 엔트리들의 수의 큰 증가들을 야기할 수 있다.

FIB의 확장된 검색을 갖는 CCN ( CCN -ELF)

CCN-ELF 접근법은, 심지어 관심들이 집성될 때, 그리고 NDN 및 CCN에서 사용된 패킷 포맷들에 대한 임의의 변경들을 요구하지 않고 어떠한 관심 루프들도 검출되지 않게 되지 않음을 보장한다; 이것은 홉 카운트 정보를 운반하기 위해 관심에 의존하는 다른 루프 검출 해결책들과 반대된다.

동작 동안, CCN-ELF는 NDO들의 이름 및 FIB들에 저장된 거리 정보를 사용함으로써 관심들, NDO들, 및 제어 메시지들(예로서, NACK들)의 정확한 포워딩을 보장한다. 거리 정보가 라우터들이 네트워크에 관심들을 대량으로 보내거나 콘텐트를 검색하는 네트워크의 랜덤 워크(random walk)들을 실행하기보다, 요청된 콘텐트의 가장 가까운 인스턴스(instance)들을 향해 관심들을 포워딩하는 것을 허용할 수 있음에 주의한다. 동일한 정보는 또한, 관심들이 요청된 콘텐트를 광고한 노드들에 더 가까운 그들을 얻는 방식으로 포워딩됨을 보장하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명에서, NDO의 이름 j는 n(j)로 표시되고, 용어들 "이웃" 및 "페이스"는 상호교환적으로 사용된다. 라우터(i)의 이웃들의 세트는 Nⁱ로 표시된다. NDO를 요청하는 노드(k)에 의해 포워딩된 관심(n(j))은 I_k[n(j)]로 표시된다. 관심에 응답하여 라우터(k)에 의해 전송된 NDO는 D_k[n(j),sp(j)]로 표시되고, sp(j)는 콘텐트 객체를 검사하기 위해 선택적으로 사용된 보안 페이로드이다. 라우터(k)에 의해 전송된 관심에 대한 NACK는 NI_k[n(j),CODE]로 표시되고, 이는 NACK가 전송된 이유를 나타내는 NDO(n(j) 및 코드(CODE))의 이름을 언급한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 일 예시적인 포워딩 정보 베이스(FIB)를 도시하는 다이어그램을 제공한다. 도 3에서, FIB(300)는 콘텐트 이름 접두부들을 사용하여 인덱싱된 복수의 엔트리들을 포함한다. 각각의 엔트리는 튜플들의 세트를 포함하고, 하나의 튜플은 대응하는 이름 접두부에 대한 현재 라우터의 각각의 이웃을 위한 것이다. 예를 들면, 엔트리(302)는 이름 접두부(n(j)^*)에 대응하고 복수의 튜플들을 포함한다. 이웃(p)에 대한 튜플은 이웃(p)의 이름 및 이웃(p)으로부터 이름 접두부(n(j)^*)까지의 거리(예로서, 홉 카운트)를 언급한다. 유사하게, 이웃(q)에 대한 튜플은 이웃(q)의 이름 및 이웃(q)으로부터 이름 접두부(n(j)^*)까지의 거리(예로서, 홉 카운트)를 언급한다. 표기법 목적들을 위해, 라우터(i)에서, FIB는 FIBⁱ로서 표시되고, 이름 접두부(n(j)^*)에 대한 각각의 FIB 엔트리는

로서 표시되며, 이웃(q)으로부터 이름 접두부(n(j)^*)까지의 거리는

로 표시된다. 그것의 이웃들로부터 접두부까지의 거리에 더하여, 일부 실시예들에서, 라우터의 FIB는 또한, 이웃들의 순위들을 저장할 수 있다. 이러한 순위들은 또한, 관심 포워딩 프로세스에서 중요한 역할을 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 일 예시적인 미결 관심 테이블(PIT)을 도시하는 다이어그램을 제공한다. 도 4에서, PIT(400)는 NDO들의 이름을 사용하여 인덱싱된 복수의 엔트리들을 포함한다. 라우터(i)에서, PIT는 PITⁱ로 표시되고, PITⁱ _n(j)는 이름(n(j))을 갖는 PITⁱ에서 생성된 엔트리를 나타낸다. PIT에서의 각각의 엔트리는 NDO의 이름, 관심이 NDO에 만족되었는지의 여부를 언급하는 플래그(flag), 라우터가 관심을 포워딩할 때 그것에 의해 가정된 거리, NDO에 대한 관심들이 수신되는 들어오는 이웃들의 세트, 라우터가 그것의 관심들을 포워딩하는 나가는 이웃들의 세트, 동일한 관심을 위해 허용된 재송신들의 수, 및 관심에 대한 나머지 수명을 명시한다. PIT 엔트리의 각각의 구성요소에 대한 표기법은 도 4에 도시된다. 예를 들면, 도 4에서 PIT 엔트리(PITⁱ _n _(j)), 또는 엔트리(402)는 NDO 이름(n(j)); 플래그(

); 라우터(i)가 이름 접두부(n(j)^*)에 대한 관심(I_i[n(j)])을 포워딩할 때 그것에 의해 가정된 거리(D(i,n(j))); 라우터(i)가 n(j)에 대한 관심을 수신한 들어오는 이웃들의 세트(

); 라우터(i)가 n(j)에 대한 관심을 전송한 나가는 이웃들의 세트(

); 허용된 재송신들의 수(

); 및 나머지 수명(

)을 포함한다.

본 발명의 실시예들에서, 라우터들이 관심들을 수신할 때, 그들은 먼저, FIB(ELF) 규칙의 확장된 검색을 사용하여 관심들을 수용할지의 여부를 결정하고, 이는 라우터(i)가 2개의 다음의 조건들 중 하나를 만족하면 이웃(k)으로부터 관심(I_k[n(j)])을 수용할 수 있음을 언급한다:

조건(1)

조건(2)

.

조건(1)은 단지 라우터(i)가 그것이 라우터(k)보다 이름 접두부(n(j)^*)에 가까운 이웃을 통해 n(j)에 대한 그것의 새로운 관심을 포워딩할 수 있다고 결정하면, 라우터(i)가 이웃(k)으로부터 관심을 수용함을 보장한다. 조건(2)는 단지, 라우터(i)가 n(j)에 대한 그것의 관심을 전송했을 때 그것으로부터 n(j)^*까지의 거리가 관심이 이웃(k)으로부터 수신되었을 때 이웃(k)으로부터 n(j)^*까지의 거리와 비교하여 작으면, 이웃(k)으로부터 관심을 수용함을 보장한다. ELF 규칙은 라우터들로부터 이름 접두부들까지의 거리들(예로서, 홉 카운트)을 측정하기 위해 사용된 특정 메트릭(metric), 또는 다수의 경로들이 주어진 이름 접두부를 위해 유지되는지의 여부와 상관없다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, ICN 라우터의 일 예시적인 아키텍처를 제공하는 다이어그램을 제공한다. 도 5에서, ICN 라우터(500)는 페이스들(502, 504, 및 506)과 같은, 복수의 페이스들; 관심 프로세싱 모듈(508); 포워딩 모듈(510); NDO 프로세싱 모듈(512); 제어 메시지 생성 모듈(514), 및 데이터베이스(516)를 포함한다.

페이스들(502 내지 506)은 물리적 인터페이스들 뿐만 아니라, 관심들 및 NDO들을 포함하는 패킷들을 전송하고 수신할 수 있는 애플리케이션 프로세스들을 포함할 수 있다. 관심 프로세싱 모듈(508)은 다양한 페이스들 상에 수신된 관심 메시지들을 프로세싱할 책임이 있다. 일부 실시예들에서, 관심 프로세싱 모듈(508)은 상기 언급된 ELF 규칙에 기초하여 들어오는 관심을 수용할지의 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 포워딩 모듈(510)은 페이스들로 관심들 또는 콘텐트 객체들과 같은, 패킷들을 포워딩할 책임이 있다. NDO 프로세싱 모듈(512)은 관심들에 응답하여 수신된 NDO 메시지들을 프로세싱할 책임이 있다. 제어 메시지 생성 모듈(514)은 상이한 NACK 메시지들을 포함할 수 있는 제어 메시지들을 생성한다. 일부 실시예들에서, 제어 메시지 생성 모듈(514)은: 관심 루프가 검출되고, 요청된 콘텐트를 향한 어떠한 루트도 발견되지 않고, 어떠한 콘텐트도 발견되지 않으며, PIT 엔트리가 만료될 때를 포함하지만 그들로 제한되지 않는 다양한 조건들 하에서 NACK 메시지들을 생성한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 일 예시적인 관심 프로세싱 알고리즘을 도시하는 다이어그램을 제공한다. 이름 접두부들에 대한 이용가능한 경로들의 부하 균형, 정체 제어, 또는 다수의 경로들을 통한 관심의 동시 포워딩과 같은, 특정 네트워크 트래픽 제어 이슈들이 본 발명의 범위 밖에 있고 여기서 논의되지 않을 것임에 주의한다. 단순성을 위해, 모든 관심 재송신들이 종단 간 단위(즉, 중계 라우터들에 의한 것보다 콘텐트의 소비자들에 의해)로 수행된다고 가정된다. 따라서, 라우터들은, 이웃에 장애가 발생하거나 관심에 대한 NACK이 수신될 때 임의의 "로컬 보수(local repair)"를 제공하려고 시도하지 않는다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 라우터(i)의 관심 프로세싱 모듈(508)이 이웃(k)으로부터 관심(I_k[n(j)])을 수신할 때, 그것은 먼저, 매칭을 위해 콘텐트 저장소(CSⁱ)를 확인함을 알 수 있다. 매치가 발견되면, 포워딩 모듈(510)은 이웃(k)으로 매칭 NDO를 리턴시킨다. D_i[n(j),sp(j)]가 관심(I_k[n(j)])에 응답하여 전송된 콘텐트 객체 메시지를 나타냄에 주의한다.

콘텐트 저장소 및 PIT에서 어떠한 매치도 발견되지 않으면(도 6의 라인 5), 관심 프로세싱 모듈(508)은 매치를 위해 FIB를 확인한다. FIB에서 어떠한 매치도 발견되지 않으면, 요청된 콘텐트에 대한 어떠한 루트도 존재하지 않는다고 결정된다. 응답하여, 제어 메시지 생성 모듈(514)은 NACK 메시지(NI_i[n(j),no route])를 생성하고, 이는 NACK가 어떠한 루트도 발견되지 않기 때문에 발행됨을 언급한다(도 6의 라인 6). 후속적으로, 포워딩 모듈(510)은 이웃(k)으로 NACK를 포워딩하고, 관심 프로세싱 모듈(508)은 수신된 관심을 누락시킨다(도 6의 라인 7).

매치가 FIB에서 발견되면, 관심 프로세싱 모듈(508)은 상기 언급된 조건(1)이 만족되는지의 여부 즉, 라우터(k)가 그것의 관심을 전송했을 때 라우터(i)가 라우터(k)보다 이름 접두부(n(j)^*)에 가까운 이웃(v)이 존재하는지의 여부를 결정한다. 그렇다면, 관심이 포워딩될 수 있다고 결정되고, 포워딩 모듈(510)은 적절한 포워딩 알고리즘에 기초하여 관심을 포워딩한다(도 6의 라인들 9 내지 12). 게다가, PIT 엔트리는 라우터(k)를 들어오는 이웃 목록에 그리고 라우터(v)를 나가는 이웃 목록에 부가함으로써 n(j)를 위해 생성된다. 나머지 수명은 최대 관심 수명(MIL)으로서 설정된다. 라우터가 그것의 PIT로부터 관심을 삭제하기 전에 라우터에 의해 가정된 MIL은 과도한 수의 재송신들을 배제하기 위해 충분히 크지만, PIT들로 하여금, 어떠한 NDO 메시지들 또는 NACK들이 장애들 또는 송신 에러들로 인해 전송될 수 없는 너무 많은 관심들을 저장하도록 하기 위해 그렇게 크지는 않다. 일부 실시예들에서, MIL은 몇 초의 범위(예로서, 1과 10초 사이) 내로 설정된다.

조건(1)이 충족되지 않으면, 관심이 루프를 가로지를 수 있다고 결정된다. 응답하여, 제어 메시지 생성 모듈(514)은 NACK 메시지(NI_i[n(j),loop])를 생성하고, 이는 NACK가 루프가 발견되기 때문에 발행됨을 언급한다. 후속적으로, 포워딩 모듈(510)은 이웃(k)으로 NACK를 포워딩하고, 관심 프로세싱 모듈(508)은 수신된 관심을 누락시킨다(도 6의 라인 14).

관심 이름에 대한 매치가 PIT에서 발견되면, 관심 프로세싱 모듈(508)은 상기 언급된 조건(2)이 충족되는지의 여부 즉, 라우터들 둘 모두가 그들의 관심들을 전송했을 때, 라우터(i)가 라우터(k)보다 이름 접두부(n(j)^*)에 가까웠는지의 여부를 결정한다. 그렇다면, 관심이 집성될 수 있다고 결정된다. 응답하여, PIT는 n(j)에 대한 관심들이 수신되는 들어오는 이웃들의 세트에 라우터(k)를 부가함으로써 업데이트된다(도 6의 라인들 18 및 19). 조건(2)이 충족되지 않으면, 관심이 루프를 가로지를 수 있다고 결정된다. 응답하여, 제어 메시지 생성 모듈(514)은 NACK 메시지(NI_i[n(j),loop])를 생성하고, 이는 NACK가 루프가 발견되기 때문에 발행됨을 언급한다. 후속적으로, 포워딩 모듈(510)은 이웃(k)으로 NACK를 포워딩하고, 관심 프로세싱 모듈(508)은 수신된 관심을 누락시킨다(도 6의 라인 21).

도 6에 도시된 관심 프로세싱 알고리즘은 단순한 관심 포워딩 전략을 제공하고, 상기 단순한 관심 포워딩 전략에서, 라우터(i)는 단순하게, ELF 규칙의 조건(1)을 만족시키는 접두부(n(j)^*)에 대해 FIB에 저장된 이웃들의 순위가 매겨진 목록에서 제 1 이웃(v)을 선택한다. 더 복잡한 전략들이 또한, 콘텐트를 향한 다수의 루트들 중에서 부하 균형을 얻기 위해 고안될 수 있다. 게다가, 동일한 관심은 다수의 경로들을 통해 동시에 포워딩될 수 있다. 이러한 경우들에서, 콘텐트는 관심이 성공적으로 가로지른 각각의 경로를 통해 다시 전송될 수 있다. 실제로, 그러나 이들 접근법들은 제어 플레인에서 루프 없는 다중 경로 라우팅 프로토콜의 채택을 요구한다. 예를 들면, 이러한 라우팅 프로토콜은 거리 기반 라우팅을 포함할 수 있다. 거리 기반 라우팅의 상세한 설명은, 2014년 12월 16일에 출원된, 발명자 가르시아-루나-아세베스, 호세 제이.(Garcia-Luna-Aceves, Jose J.)에 의한 발명의 명칭이 "거리 기반 관심 포워딩을 위한 시스템 및 방법(SYSTEM AND METHOD FOR DISTANCE-BASED INTEREST FORWARDING)"인 미국 특허 출원 번호 제 14/572,608 호(대리인 사건 번호 PARC-20141078US01)에서 발견될 수 있다. 거리 기반 라우팅 하에서, 제어 플레인은 장기간 성능 측정치들을 사용하여 콘텐트 접부두들에 대한 유효 다중 경로들을 확립하고, 데이터 플레인은 루핑으로 인한 역추적과 연관된 긴 지연들의 위험을 무릅쓰지 않고, 집성 규칙을 갖는 홉 카운트 포워딩(HFAR) 및 단기간 성능 측정치들을 사용하여 그들 경로들을 활용한다.

예시적인 동작들

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른, CCN-ELF의 일 예시적인 동작을 도시한다. 더 구체적으로, 도 7a는 제어 플레인에 의해 결정된 바와 같은 라우팅 정보를 도시하고, 도 7b는 관심들이 링크들을 가로지르는 방법을 도시한다. 도면들에서, 네트워크(700)는 노드들(702 내지 714)과 같은, 복수의 노드들을 포함하고, 화살표 선들은 라우터들에 저장된 FIB 엔트리들을 따라 라우터(714)에 의해 광고된 (이름(n(j))을 갖는) 콘텐트에 대한 다음 홉들을 나타낸다. 화살표 선들의 선 두께는 페이스의 감지된 성능을 나타낸다. 페이스를 가리키는 더 두꺼운 선은, 표시된 페이스가 더 얇은 선들이 가리킨 페이스들보다 양호하게 수행함을 의미한다. 예를 들면, 링크(노드(706), 노드(708))는 링크(노드(704), 노드(706))보다 양호하게 수행한다. 도면들에서, 라우터로부터 그것의 이웃들로 나가는 각각의 링크에서, 숫자들의 쌍이 열거되고, 이것은 이웃을 통한 n(j)(노드(714))까지의 거리(제 1 숫자) 및 라우터의 FIB에 따른 이웃의 순위(제 2 숫자)를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 거리는 홉 카운트일 수 있다. 동일한 링크에 대해, 2개의 쌍들이 존재할 수 있고, 각각의 쌍이 쌍에 더 가까운 라우터의 FIB에서 저장됨에 주의한다. 예를 들면, 라우터(704)로부터 라우터(706)까지의 링크에 관해, 2개의 숫자 쌍들, 쌍(4, 1) 및 쌍(5, 2)이 링크 바로 옆에 도시된다. 숫자 쌍(4, 1)은 라우터(704)에 인접하고 라우터(704)의 FIB에 저장되며, 숫자 쌍(5, 2)은 라우터(706)에 인접하고 라우터(706)의 FIB에 저장된다. 더 구체적으로, 라우터(704)에 인접한 숫자 쌍(4, 1)은, 그것의 이웃(706)을 통한 n(j)에 대한 홉 카운트가 4임을 나타내고, 이웃(706)은 라우터(704)의 FIB에서 숫자(1)로 순위가 매겨진다. 한편, 라우터(706)에 인접한 숫자 쌍(5, 2)은, 그것의 이웃(704)으로부터 n(j)에 대한 홉 카운트가 5임을 나타내고, 이웃(704)은 라우터(706)의 FIB에서 숫자(2)로 순위가 매겨진다.

표기법 목적들을 위해, 트리플렛(triplet)(v,h,r)은 페이스, 그것의 홉 카운트, 및 그것의 순위를 나타내기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, FIB^node ⁷⁰⁴에서의 엔트리들에 기초하여 노드(704)로부터 n(j)(노드(714))까지의 거리들은 (node 706,4,1), (node 710,4,2), 및 (node 708,6,3)이고; FIB^node ⁷⁰⁶에서의 엔트리들에 기초하여 노드(706)로부터 n(j)까지의 거리들은 (node 708,6,1), (node 704,5,2), 및 (node 712,3,3)이며; 노드(708)로부터 n(j)까지, 우리는 (node 704,5,2) 및 (node 706,5,1)를 갖는다.

도 7b는 CCN-ELF 하에서 관심 포워딩 시나리오를 보여준다. 도 7b에 도시된 예에서, 라우터(704)는 시간(t₁)에서 라우터(702)로부터 이름(n(j))에 대한 관심(I[n(j)])을 수신한다. 라우터(706)가 ELF 규칙을 만족시키는(즉,

n(j)까지의 최고 순위가 매겨진 거리를 제공하기 때문에, 라우터(704)는 라우터(706)로 I[n(j)]를 포워딩한다. 라우터(704)는 그 다음, 그것의 PIT에서 D(node 704,n(j))=4를 설정한다. 라우터(706)는 시간(t₂)에서 라우터(704)로부터 관심을 수신하고 그것을 수용하는데, 이는 ELF 규칙이 또한, 그것의 이웃들 중 적어도 하나에 의해 만족되기 때문이다(즉,

. 그에 따라, 라우터(706)는 시간(t₃)에서 관심을 수신하는 라우터(712)로 관심을 포워딩한다. 또한, 시간(t₃)에서 라우터(708)에 의해 생성된 관심은 라우터(704)에 의해 집성되는데, 이는 ELF 규칙의 조건(2)이 만족되기 때문이다(즉,

. 도 2a에 도시된 시나리오와 대조적으로, 어떠한 루프도 CCN-ELF의 구현으로 인해 도 7a에서 발생하지 않는다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른, CCN-ELF의 일 예시적인 동작을 도시한다. 더 구체적으로, 도 8a 내지 도 8c에 의해 도시된 예는, CCN-ELF가 토폴로지 변화들이 발생할 때 동작하는 방법을 설명하기 위해 사용될 수 있다. 도면들에서, 네트워크(800)는 노드들(802 내지 814)과 같은, 복수의 노드들을 포함한다.

도 8a는 라우터(804)가 시간(t₀)에서 그것의 FIB를 업데이트하고(링크(노드 804, 노드 810)에 장애가 발생할 때) 라우터(806)가 시간(t₁)에서 그것의 FIB를 업데이트함을(링크(노드 806, 노드 812)에 장애가 발생할 때) 보여준다. 라우터들은 n(j)에 대해 일관적이지 않은 FIB 상태들을 가질 수 있는데, 이는 관심들이 데이터 플레인에서 포워딩되고 있는 동안 라우팅 테이블 업데이트들이 제어 플레인에서 전송되고 있기 때문이다. 더 구체적으로, 도 8a는 링크(노드 804, 노드 810)에 (시간(t₀)에서) 장애가 발생한 후에 그리고 링크(노드 806, 노드 812)에 (시간(t₁)에서) 장애가 발생하고 있는 동안 관심들이 전파하는 시간들에서 FIB들에 저장된 거리 값들의 스냅샷(snapshot)을 보여준다. 거리들의 순위들이 도 8a에 도시되지 않음에 주의한다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 라우터(802)로부터 n(j)에 대한 관심이 시간(t₁)에서 라우터(804)에 도달할 때, 라우터(804)는 라우터(806)로 관심을 포워딩하는데, 이는 라우터(806)가 ELF 규칙의 조건(1)을 만족시키는(즉,

n(j)까지의 최고 순위가 매겨진 거리를 제공하기 때문이다. 관심을 포워딩한 후에, 라우터(804)는 그것의 PIT에서 D(node 804,n(j))=4를 설정한다.

도 8b는 라우터들에 저장된 FIB들이 일관적이지 않을지라도, 라우터(806)가 n(j)에 대한 관심이 시간(t₂)에서 도달할 때, 라우터(804)로 NACK를 전송함을 보여주는데, 이는 라우터(806)가 ELF 규칙을 만족시키는 임의의 이웃(즉, n(j)까지의 거리가 4 미만인 임의의 이웃)을 발견할 수 없기 때문이다. 라우터(804)는 시간(t₃)에서 라우터(808)로부터 관심을 집성하는데, 이는 ELF 규칙의 조건(2)이 만족되기 때문이다(즉,

). 도 8c는 시간(t₅)에서, 라우터(804)가, 라우터들(802 및 808)로 그것이 시간(t₄)에서 라우터(806)로부터 수신하는 NACK를 포워딩함을 보여준다. 라우터들(802 및 808)로부터의 관심들은 집성되었음에 주의한다.

유한 시간 내에서, 모든 라우터들의 FIB들은 링크들((노드 804, 노드 810) 및 (노드 806, 노드 812))에 대한 변화들을 고려하는 새로운 최단 경로들을 반영하기 위해 업데이트된다. 일단 FIB들이 일관적이면, 이름 접두부(n(j)^*)에서의 객체들에 관한 관심들은 n(j)^*를 향해 최단 경로들을 따라서 포워딩된다.

ELF 규칙은 단지, 관심 루핑을 회피하기 위한 충분한 조건이고, 라우터가 관심이 그것이 충분 조건이 아닐 때, 루프를 가로지르고 있다고 가정하는 것이 가능하다. 즉, 잘못된 루프 검출들이 발생할 수 있다. 도 8b에서의 예에서, 라우터(806)는 루프를 야기하지 않고 라우터(812)로 관심을 포워딩할 수 있다. 그러나, ELF 규칙은 라우터(812)에 의해 만족되지 않고 라우터(806)는 그것을 선택할 수 없다. FIB들이 제어 플레인에서 컴퓨팅된 정확한 거리들을 반영하기 위해 업데이트되는 속도를 고려하면, 잘못된 루프 검출들은 드물고; 잘못된 루프 검출들을 갖는 것은 오래 지속하는 PIT 엔트리들(많은 초 후에 결국 만료되는 루핑으로 인해 응답들을 수신할 수 없는 관심들에 대한 엔트리들)을 갖는 것보다 양호하다, 따라서, 관심 루프 검출을 위한 충분한 조건은 ICN들에서 정확한 관심 포워딩을 위한 양호한 기준치이다.

CCN-ELF로 얻어진 성능 이득들은 종래의 ICN들(예로서, NDN 또는 CCN)을 사용하여 성취된 것들과 비교하여 상당한 것이다. 더 구체적으로, CCN-ELF 시스템에서 사용된 PIT들은 훨씬 더 적은 것이고; 또한, 소비자들은 종래의 NDN 포워딩 전략 대신에, 콘텐트를 얻거나 라우터들이 CCN-ELF를 구현할 때 그들이 요청하는 콘텐트에 관한 피드백을 수신하는 더 적은 레이턴시(latency)들을 경험한다.

CCN-ELF는 종래의 CCN 또는 NDN 시스템들과 비교하여 부가적인 FIB 저장장치를 요구하는데, 이는 FIB가 이제, 거리 정보 예로서, 각각의 접두부(n(j)^*)에 대해 각각의 이웃에 의해 보고된 거리를 저장하기 때문이다. 이것은 라우터(i)에서

에 이르고, 여기서 D는 거리를 표현하기 위해 필요한 바이트들의 수, │Nⁱ│는 라우터(i)의 이웃들의 수이며, │FIBⁱ│는 FIBⁱ에서의 엔트리들의 수이다. 한편, CCN-ELF는 또한, 종래의 NDN 또는 CCN 시스템들과 비교하여 부가적인 PIT 오버헤드를 요구하는데, 이는 각각의 PIT 엔트리가 거리를 저장하기 때문이다. PIT 오버헤드는 라우터(i)에서

에 대응한다.

종래의 CCN 시스템과 비교하여, CCN-ELF는 이름 접두부를 위해 유지된 각각의 FIB 엔트리 및 관심을 위해 유지된 각각의 PIT 엔트리를 위한 부가적인 저장장치를 요구한다. PIT들은, CCN-ELF가 관심 루핑을 검출하기 위해 넌스들을 필요로 하지 않음을 고려하면, 관심들에 언급된 넌스들을 저장하지 않음으로써 단순화될 수 있다. 종래의 NDN 시스템과 비교하여, 이것은 순차(

)의 저장장치 절약을 표현하고, 여기서 │id│는 넌스를 언급하는데 필요한 바이트들의 수이다. 거리 정보를 유지하기 위해 CCN-ELF에 의해 요구된 부가적인 저장장치가 관심들에 넌스들을 저장하지 않는 것으로부터 얻어진 저장장치 절약만큼 보상되는 것 이상일 수 있음을 알 수 있다.

CCN-ELF는, 관심들 및 그것의 응답들이 최단 간격들을 가로지르는 것을 고려하면 FIB 엔트리들에서 라우팅 테이블 루프들의 부재 시에 종래의 NDN 및 CCN 시스템들과 동일한 종단 간 레이턴시들을 초래한다. 그러나, 종래의 NDN 및 CCN 시스템들은, 관심들이 라우팅 루프들을 따라 집성될 때 콘텐트의 검색 또는 NACK들의 수신을 위해 CCN-ELF보다 훨씬 긴 종단 간 지연들을 초래할 수 있다. 단지 몇몇 관심들이 라우팅 루프들을 따라 집성될지라도, 검출되지 않은 관심 루프들이 콘텐트 라우터들에 저장된 PIT 엔트리들의 수의 매우 큰 증가들 및 콘텐트의 획득 시에 종단 간 지연들을 야기할 수 있음이 보여져 왔다.

종래의 NDN 및 CCN 시스템들에서, 라우팅 루프들을 따라 집성되는 관심들은, 그들이 임의의 NACK들이 관심 발행 소비자들로 전송될 수 있기 전에 만료될 때까지 PIT에 남는다. 결과로 발생하는 레이턴시는 대략 몇 초인데, 이는 관심들의 불필요한 재송신들을 회피하기 위해 오래 걸리는 PIT들에서의 관심들의 수명들이 전형적으로 설정되기 때문이다. 한편, CCN-ELF를 통해, 소비자는 소비자와 NDO를 전송하거나 관심 루프를 검출하는 라우터 사이의 경로를 따라 왕복 시간 내에서 관심에 응답하여 NDO 또는 NACK를 얻을 수 있다. 이것은 전형적으로, 오늘날의 인터넷과 유사한 토폴로지들에서 수백 밀리초들에 대응한다. 또한, 관심 루프들의 잘못된 검출이 관심 포워딩 효율에 상당히 영향을 미치지 않음이 보여질 수 있다. 이것은 특히, 이름 접두부들에 대한 루프 없는 다중 경로 라우팅이 제어 플레인에서 제공되는 경우에 그렇다.

CCN-ELF에 의해 제공된 부가적인 장점들은 종래의 CCN 및 NDN 시스템들과의 패킷 포맷 호환성을 포함한다.

컴퓨터 및 통신 시스템

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, FIB의 확장된 검색을 위한 일 예시적인 시스템을 도시한다. FIB의 확장된 검색을 위한 시스템(900)은 프로세서(910), 메모리(920), 및 저장장치(930)를 포함한다. 저장장치(930)는 전형적으로, 상기 언급된 방법들을 수행하기 위해 메모리(920)에 로딩되고 프로세서(910)에 의해 실행될 수 있는 지시들을 저장한다. 하나의 실시예에서, 저장장치(930)에서의 지시들은 관심 프로세싱 모듈(932), 명명된 데이터 객체 프로세싱 모듈(934), 포워딩 모듈(936), 및 제어 메시지 생성 모듈(938)을 구현할 수 있고, 그들 모두는 다양한 수단들을 통해 서로 통신할 수 있다. 저장장치(930)는 데이터 저장소(940), 포워딩 정보 베이스(942), 및 미결 관심 테이블(944)과 같은, 복수의 데이터 구조들을 더 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 모듈들(932, 934, 936, 및 938)은 부분적으로 또는 전적으로 하드웨어에서 구현될 수 있고 프로세서(910)의 부분일 수 있다. 게다가, 일부 실시예들에서, 시스템은 별개의 프로세서 및 메모리를 포함하지 않을 수 있다. 대신에, 그들의 특정 업무들을 수행하는 것에 더하여, 모듈들(932, 934, 936, 및 938)은 별개로 또는 협력하여, 일반 또는 특정 목적 계산 엔진들의 부분일 수 있다.

저장장치(930)는 프로세서(910)에 의해 실행될 프로그램들을 저장한다. 구체적으로, 저장장치(930)는 FIB의 확장된 검색을 위한 시스템(애플리케이션)을 구현하는 프로그램을 저장한다. 동작 동안, 애플리케이션 프로그램은 저장장치(930)로부터 메모리(920)로 로딩되고 프로세서(910)에 의해 실행될 수 있다. 결과적으로, 시스템(900)은 상기 설명된 기능들을 수행할 수 있다. 시스템(900)은 (터치스크린 디스플레이일 수 있는) 선택적 디스플레이(980), 키보드(960), 및 포인팅 디바이스(970)에 결합될 수 있고, 또한 하나 이상의 네트워크 인터페이스들을 통해 네트워크(982)에 결합될 수 있다.

상기 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 설명된 데이터 구조들 및 코드는 전형적으로, 컴퓨터 시스템에 의해 사용하기 위해 코드 및/또는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 디바이스 또는 매체일 수 있는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 상에 저장된다. 컴퓨터 판독가능한 저장 매체는 휘발성 메모리, 비 휘발성 메모리, 디스크 드라이브들, 자기 테이프, 콤팩트 디스크들(CDs), 디지털 다기능 디스크들 또는 디지털 비디오 디스크들(DVDs)과 같은 자기 및 광학 저장 디바이스들, 또는 이제 공지되거나 이후에 개발된 컴퓨터 판독가능한 매체들을 저장할 수 있는 다른 매체들을 포함하지만, 그들로 제한되지 않는다.

상기 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 섹션에서 설명된 방법들 및 프로세스들은 상기 설명된 바와 같은 컴퓨터 판독가능한 저장 매체에 저장될 수 있는 코드 및/또는 데이터로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 시스템이 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 상에 저장된 코드 및/또는 데이터를 판독하고 실행할 때, 컴퓨터 시스템은 데이터 구조들 및 코드로서 구현되고 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 내에 저장된 방법들 및 프로세스들을 수행한다.

또한, 본 명세서에서 설명된 방법들 및 프로세스들은 하드웨어 모듈들 또는 장치에 포함될 수 있다. 이들 모듈들 또는 장치는 주문형 반도체(application-specific integrated circuit; ASIC) 칩, 필드 프로그래밍가능한 게이트 어레이(FPGA), 및 특정한 시간에서 특정한 소프트웨어 모듈 또는 코드의 일부분을 실행하는 전용 또는 공유된 프로세서, 및/또는 이제 공지되거나 이후에 개발된 다른 프로그래밍가능한 로직 디바이스들을 포함할 수 있지만, 그들로 제한되지 않는다. 하드웨어 모듈들 또는 장치가 활성화될 때, 상기 하드웨어 모듈들 또는 장치는 그들 내에 포함된 방법들 및 프로세스들을 수행한다.

Claims

정보 중심 네트워크(ICN; information-centric network)에서 관심들을 정확하게 프로세싱하기 위한 컴퓨터 실행가능한 방법에 있어서:
상기 ICN에서의 제 1 노드에 의해, 제 2 노드로부터 콘텐트 부분에 대한 관심을 수신하는 단계로서, 상기 관심은 상기 콘텐트 부분의 이름을 명시하는, 상기 관심을 수신하는 단계;
포워딩(forwarding) 정보 및 상기 제 1 노드 상에 저장된 미결 관심들과 연관된 정보에 기초하여, 포워딩 조건 또는 관심 집성 조건이 만족되는지의 여부를 결정하는 단계;
상기 포워딩 조건이 만족되는 것에 응답하여, 상기 관심을 포워딩하는 단계; 및
상기 관심 집성 조건이 만족되는 것에 응답하여, 상기 관심을 집성하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 실행가능한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 포워딩 정보는 상기 콘텐트 부분의 상기 이름과 연관된 하나 이상의 엔트리(entry)들을 포함하고, 각각의 엔트리는, 상기 제 1 노드가 상기 콘텐트 부분을 저장하는 목적지 노드로 상기 관심을 포워딩할 수 있는 다음 홉 이웃을 명시하며, 상기 엔트리는 또한, 상기 다음 홉 이웃으로부터 상기 목적지 노드까지의 거리를 명시하는, 컴퓨터 실행가능한 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 포워딩 조건은, 상기 포워딩 정보의 적어도 하나의 엔트리에 의해 명시된 거리가 상기 제 2 노드로부터 상기 목적지 노드까지의 거리 미만이면 만족되는, 컴퓨터 실행가능한 방법.
비 일시적 컴퓨터 판독가능한 저장 매체로서, 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행될 때, 상기 컴퓨팅 디바이스로 하여금 정보 중심 네트워크(ICN)에서 관심들을 정확하게 프로세싱하기 위한 방법을 수행하도록 하는 지시들을 저장하는, 상기 비 일시적 컴퓨터 판독가능한 저장 매체에 있어서:
상기 방법은:
상기 ICN에서의 제 1 노드에 의해, 제 2 노드로부터 콘텐트 부분에 대한 관심을 수신하는 단계로서, 상기 관심은 상기 콘텐트 부분의 이름을 명시하는, 상기 관심을 수신하는 단계;
포워딩 정보 및 상기 제 1 노드 상에 저장된 미결 관심들과 연관된 정보에 기초하여, 포워딩 조건 또는 관심 집성 조건이 만족되는지의 여부를 결정하는 단계;
상기 포워딩 조건이 만족되는 것에 응답하여, 상기 관심을 포워딩하는 단계; 및
상기 관심 집성 조건이 만족되는 것에 응답하여, 상기 관심을 집성하는 단계를 포함하는, 비 일시적 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
제 4 항에 있어서,
상기 포워딩 정보는 상기 콘텐트 부분의 상기 이름과 연관된 하나 이상의 엔트리들을 포함하고, 각각의 엔트리는, 상기 제 1 노드가 상기 콘텐트 부분을 저장하는 목적지 노드로 상기 관심을 포워딩할 수 있는 다음 홉 이웃을 명시하며, 상기 엔트리는 또한, 상기 다음 홉 이웃으로부터 상기 목적지 노드까지의 거리를 명시하는, 비 일시적 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
제 5 항에 있어서,
상기 포워딩 조건은, 상기 포워딩 정보의 적어도 하나의 엔트리에 의해 명시된 거리가 상기 제 2 노드로부터 상기 목적지 노드까지의 거리 미만이면 만족되는, 비 일시적 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
정보 중심 네트워크(ICN)에서 관심들을 정확하게 프로세싱하기 위한 컴퓨터 시스템에 있어서:
상기 ICN에서의 제 1 노드에 의해, 제 2 노드로부터 콘텐트 부분에 대한 관심을 수신하도록 구성된 관심 수신 모듈로서, 상기 관심은 상기 콘텐트 부분의 이름을 명시하는, 상기 관심 수신 모듈;
포워딩 정보 및 상기 제 1 노드 상에 저장된 미결 관심들과 연관된 정보에 기초하여, 포워딩 조건 또는 관심 집성 조건이 만족되는지의 여부를 결정하도록 구성된 관심 프로세싱 모듈;
상기 포워딩 조건이 만족되는 것에 응답하여 상기 관심을 포워딩하도록 구성된 포워딩 모듈; 및
상기 관심 집성 조건이 만족되는 것에 응답하여 상기 관심을 집성하도록 구성된 관심 집성 모듈을 포함하는, 컴퓨터 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 포워딩 정보는 상기 콘텐트 부분의 상기 이름과 연관된 하나 이상의 엔트리들을 포함하고, 각각의 엔트리는, 상기 제 1 노드가 상기 콘텐트 부분을 저장하는 목적지 노드로 상기 관심을 포워딩할 수 있는 다음 홉 이웃을 명시하며, 상기 엔트리는 또한, 상기 다음 홉 이웃으로부터 상기 목적지 노드까지의 거리를 명시하는, 컴퓨터 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 미결 관심들과 연관된 상기 정보는 상기 콘텐트 부분의 상기 이름과 연관된 엔트리를 포함하고, 상기 엔트리는 상기 제 1 노드로부터 상기 콘텐트 부분을 저장하는 목적지 노드까지의 거리를 명시하는, 컴퓨터 시스템.
제 7 항에 있어서,
제어 메시지 생성 모듈을 더 포함하고;
상기 포워딩 조건 및 상기 관심 집성 조건이 만족되지 않는 것에 응답하여:
상기 제어 메시지 생성 모듈은 제어 메시지를 생성하고 상기 제 2 노드로 다시 상기 제어 메시지를 전송하도록 구성되고;
상기 관심 프로세싱 모듈은 상기 관심을 드롭(drop)시키도록 구성되는, 컴퓨터 시스템.