[发明专利]一种基于节点重要程度的内容中心网络缓存判决方法

说明书

技术领域

本发明属于内容中心网络领域，具体涉及内容中心网络缓存判决方法。

背景技术

自20世纪60年代互联网出现以来，互联网得以迅猛发展，其应用主体已然从最初的硬件共享转移到文字、图片和视频等信息的共享上。用户更加关注内容的获取速度、质量与安全性而非从何处获取到内容。现有的以主机为中心的网络体系已难以满足互联网的发展需求，虽然出现了CDN、P2P等改进技术，但仍无法克服其暴露出的诸多不适应性问题。因此构建新的网络体系成为必然，在此背景下以信息为中心的网络（ICN：Information Centric Networking）应运而生。

所谓以信息为中心的网络，就是将网络中的一切看作是内容，是一个内容互联而非主机互联的网络，其核心对象是内容，通过内容的名字标识每一个信息。自2006年起，国外学术界开展了多项关于下一代Internet体系结构的研究项目，包括UC Berkeley RAD实验室提出的“面向数据的网络架构”（Data-Oriented Network Architecture，DONA）、欧盟FP7的4WARD以及“发布/订阅式互联网路由范例”（The Publish-Subscribe Internet Routing Paradigm，PSIRP）、Palo AltoResearch Center提出的“内容中心网络”（Content-Centric Networking，内容中心网络）等，这些研究项目中毫无例外的都采用了以信息为中心的网络架构思想，其中内容中心网络以其在内容分发效率、网络安全和部署方面等具有的显著地优势受到研究人员越来越多的关注，从而成为下一代Internet架构的研究热点。

缓存判决方法是内容中心网络的研究热点之一，它定义了内容中心网络节点是否需要缓存当前新获取内容的规则。内容中心网络节点不是缓存整个对象，而是以数据块（chunk）为单位进行数据缓存，每一个chunk都可以明确地被用户识别。因为网络中的每一个内容中心网络节点都可以作为内容中心网络缓存，当某个用户产生的一个请求在缓存中命中时，相应的数据包就会沿着路径送回到用户中。合理的缓存判决方法，有利于提高内容中心网络的性能，让用户可以就近获取数据，减少数据获取时延。

由于内容中心网络的研究现阶段尚处于起步阶段，现有文献中，缓存置换方法常默认使用LRU（Least Recently Used），缓存判决方法则使用到达即存的LCE（Leave Copy Everywhere）。就缓存判决方法而言，LCE不是一个很好的选择，研究者们一直在致力于研究新的缓存判决方法，如文献[1]中提到的LCD（Leave Copy Down），MCD（Move Copy Down）和LCP（Leave Copy Probability）方法。其中，LCD和MCD都是随着内容请求次数的增加，使得内容逐步缓存在离用户近的节点上，MCD较之于LCD的不同之处是将回传数据从原缓存节点中移除了，而LCP则是使得回传数据在回传路径上各节点以概率的方式进行缓存。文献[2]中提出的取名为BETW的方法中，将回传数据只缓存在回传路径上重要程度最大的节点上，通过仿真表明了在回传路径上对回传数据的缓存不是越多越好。但是BETW方法也不是很合理，回传路径上重要程度大的节点可能会离用户比较远，这会导致用户获取内容的平均命中距离增加，增大网络延迟。

现阶段，研究者们默认LCE方法为缓存判决方法，当有新内容经过内容中心网络节点时，必然将其存入缓存。处处缓存显然不是一个很好的方法，随后一些研究者提出了新的判决方法，如LCD、MCD、LCP等。其中，LCD和MCD都是随着内容请求次数的增加，使得内容逐步缓存在离用户近的节点上，MCD较之于LCD的不同之处是将回传数据从原缓存节点中移除了，而LCP则是使得回传数据在回传路径上各节点以概率的方式进行缓存。而文献[2]的BETW方法中，将回传数据只缓存在回传路径上重要程度最大的节点上，这方法也不是很合理，回传路径上重要程度大的节点可能会离用户比较远，这会导致用户获取内容的平均命中距离增加，增大网络延迟。

现有缓存判决技术因为没有考虑到回传路径上各节点的重要程度，根据各节点重要程度的不同分情况进行缓存，从而导致网络缓存资源分配不合理，缓存命中率比较低，内容中心网络整体上性能欠佳，不能很好的保证①用户可以就近访问内容；②降低内容获取时延，更好地实现网络资源的合理分配。

对比文件