[发明专利]一种NDN/CCN中基于内容等级及流行度的数据缓存替换方法

说明书

本发明涉及一种NDN/CCN中基于内容等级及流行度的数据缓存替换方法，属于互联网通信技术领域。该方法在保证整个NDN/CCN网络性能的前提下，在选择数据放置节点位置时，将数据缓存在尽可能靠近客户端的节点，同时，为了保证整个网络的性能，缓存数据的节点对数据的平均请求等级及该数据的请求频率都需相对较高；此外，在数据需要在某节点缓存时，如果缓存空间不足时，需要通过该数据在本节点的请求等级及该数据在不同时间段内的请求频率算出其在本节点的权重值，然后，以此权重值为依据，判断是否需要通过删除缓存中已有的数据来存储该数据。保留一些请求等级以及流行度高的数据，有利于提高整个网络对缓存空间的利用效率。

技术领域

本发明属于互联网通信技术领域，涉及一种NDN/CCN中基于内容等级及流行度的数据缓存替换方法。

背景技术

随着互联网的发展，不断涌现出的新服务、新应用使得网络中的数据流量呈爆炸式增加，用户对数据请求的要求不断提升。在此背景下，传统的以主机为中心的网络体系结构已经难以满足当前互联网的发展。研究者为了打破传统互联网TCP/IP结构的束缚，设计一种全新的互联网架构。在对新的网络结构的研究中，将数据看作网络的核心，把信息中心网络(Information-CentricNetworking，ICN)作为一种革命式(clean-slate)的未来互联网设计思路，成为未来互联网设计的重要模式。其中，命名数据网络(NamedDataNetworking，NDN)/内容中心网络(Content Centric Networking,CCN)作为典型的ICN体系结构范例，在中间层用命名数据取代IP，数据传输采用“请求-响应”模式，直接以内容名字进行路由，实现点到多点高效的内容分发。最重要的是NDN/CCN节点中增加了存储数据的内容存储库(Content Store，CS)，因此，所有NDN/CCN节点都具有对经过的数据包进行存储的功能，当再次有相同的请求包到达该节点时就可以直接将CS中对应的数据返回，无需发往服务器节点。提高了用户请求数据时的体验并减轻服务器端的压力。

在这种以数据(或内容)为核心的未来互联网架构中，主要有两种类型的数据包，第一种是用户请求某个数据时所发送的包含数据名称的请求包(Interest Packet)，此请求包主要包含数据的名称，可选择字段以及随机号，在本专利中为了使下游节点知道上游节点数据的请求情况，因此，在请求包中还增添了当前请求在当前节点的平均请求等级与总请求频率。第二种是与请求名称匹配的携带有相应内容的数据包(Data Packet)，此数据包中主要携带有数据名称及数据等信息。

在NDN/CCN中除了上述提到了CS模块外NDN/CCN还具有未决请求表(PendingInterest Table，PIT)模块以及转发信息库(Forwarding Information Base，FIB)模块。当兴趣包到达节点时，先根据兴趣包中所请求的数据名称查找CS中是否存储了该请求所对应的数据，若存在，则将数据包发出，否则，节点会搜索PIT表判断是否存在相同的请求条目，若存在，则将请求包进入节点对应的接口添加到相应的条目中，否则，将在PIT中添加一个该请求对应的新的PIT条目，并且查找节点的FIB，在FIB中如果存在与请求对应的转发接口，那么，就根据相应的接口将数据进行转发到下一节点，否则，将该请求包抛弃。数据包到达时，节点将在PIT中查找与数据包名称相对应的条目，根据请求包进入节点的接口，将数据包沿请求包的相反方向发往所需客户端节点。