[发明专利]一种内容中心网络的跨层缓存方法及其节点

说明书

本申请提供一种内容中心网络的跨层缓存方法及其节点，该方法包括如下步骤：步骤S1：内容请求者依据用户的需求发起携带请求内容名字的兴趣包；步骤S2：节点接收兴趣包，判断该节点是否是可以提供请求内容的内容提供者或缓存命中节点；如果否，则执行步骤S3；步骤S3：查找未决请求表，判断未决请求表中是否有该请求内容的名字，如果有则执行步骤S4，否则执行步骤S5；步骤S4：如果PIT中有该请求内容的名字，表示该兴趣包曾经到达过该节点，则在PIT的该请求内容的名字条目中增加该兴趣包到来的节点端口，并丢弃该兴趣包，结束该方法。

技术领域

本申请涉及网络缓存方法，特别涉及一种内容中心网络的跨层缓存的方法及其节点。

背景技术

移动流量增长迅速，并且大部分的流量消耗都来自于视频流。大规模网络中的内容共享与传输直接影响传输性能，影响用户体验。如何将这些大量的数据以较快的速度和较低的网络拥塞分发成为一个重大的挑战。传统的基于IP的端到端的通信模式在数据传输和内容分发方面虽然取得了一定的成功，但是它在移动性、灵活性和拥塞等方面一直面临着重大的问题。因此，一种新型的网络架构CCN(Content Centric Networking)被提出以实现快速的内容分发。内容中心网络通过网内缓存技术实现信息的获取与缓存，让用户可以从请求用户到内容服务器之间传输路径的中间节点上获取内容，大大降低了用户获取内容的时延，减小了通信链路的拥塞，同时降低了服务器的负载。

CCN网络的网内缓存是重要的研究方向之一。W.K.Chai在《Cache“less for more”in information-centric networks》中提出根据社交网络中节点的betweennesscentrality值来选择缓存节点。其中betweenness centrality是一种评价网络节点重要性的方法，betweenness centrality越大的节点的，网络中的最短路径经过的次数越大，当节点按照最短路径传输内容时，节点上途径内容的几率更大。CCN不同于IP网络，它选择让更多的内容的缓存在网络中betweenness centrality大的节点，当用户请求内容时，可以直接从传输路径上的缓存中间节点获取，不需从服务器获取内容，大大减小了服务器的网络负载，降低了内容的获取时延，提升内容共享效率。每个路由器将内容缓存在本地的缓存空间，当缓存空间已满时，路由器节点根据一定的替换原则将旧的内容替换更新成新的内容。在网络中的不同节点存在相同的副本。

但是，什么时候将什么内容缓存在何地是缓存设计主要涉及的问题，因此如何根据具体的应用场景设计有效的缓存策略对缓存的性能至关重要。由于网络参数随着缓存而不断变化，在动态网络下研究节点的跨层缓存设计现在还处于初步阶段，对社交网络场景来说，缓存空间有限，如何提高缓存空间的存储效率，较小内容缓存替换开销，降低用户获取内容时延，提高内容命中率成为重要的研究课题。

即现有的缓存方法存在以下缺陷：

首先，根据介数中心性进行沿路径缓存策略是在有线网场景下提出的，在扁平化的分布式场景下的研究较少，在社交网络场景下，用户间是分布式自组织形式，因此在更加接近真实网络的复杂网络下研究具有更实际的意义。

其次，现有的沿路径缓存策略，仅仅从网络层的因素来决定节点或者用户是否进行缓存，重要节点虽然能大大减小内容获取时延，但是节点的缓存副本数多，节点缓存空间需要不断的替换更新，重要节点的大量负载容易缩短节点的寿命，哪些节点应该缓存哪些内容直接影响了网络缓存性能。

再次，缓存位置的因素是主要考虑了网络单层的参数指标，单层指标无法有效的提高网络传输效率。当网络中的多场景多参数进行对比时，无法根据传输路径上节点之间的多参数关系设计高效的适用于社交网络的缓存设计方案。

发明内容