[发明专利]一种基于SDN的ICN缓存方法

说明书

技术领域

本发明属于互联网技术领域。

技术背景

据思科(Cisco)公司统计，全球网络流量在过去5年中增长了4倍。2012 年～2017年期间，全球网络流量仍将以23％的年均复合增长率高速增长。并且随 着新型应用(如物联网模式、云计算模式)的不断涌现，流量产生和传输方式也 将发生根本变革。其中，大部分流量都将源自用户驱动的内容获取类应用。

为了适应互联网应用由发送者驱动的端对端通信模式向接收者驱动的海量 内容获取模式的转变，同时增强网络对安全性、业务质量、移动性、可扩展性等 方面的支持，研究者们近年来提出了一类以信息为中心的新型网络体系架构，统 称为信息中心网络(Information-CentricNetworking,简称ICN)。为缓解当前网 络流量的快速增长对网络带宽造成的严峻压力，ICN加入了全网的内置缓存。目 前，ICN缓存机制可以分为：沿路(On-path)缓存机制和旁路(Off-path)缓存 机制。

沿路(On-path)缓存机制即内容在传输路径上按照一定的策略选择部分节 点对传输内容进行缓存，这类策略的优点是易实现，其缺点是仅从单个节点考虑 缓存效率；旁路(Off-path)缓存机制即内容在传输路径上按照一定的策略选择 不一定是沿路的节点进行内容缓存，这类策略的优点从局部网络出发，更进一步 地提高了ICN的缓存效率，其缺点为在当前网络架构中不仅不易实现，而且没 有考虑网络资源和网络状态。

为此，本发明专利在SDN与ICN融合框架下，感知网络资源和网络状态， 应用复杂网络社团思想，在全网范围内差异化的实现缓存放置和缓存替换，较好 的解决了ICN缓存效率不高，控制不灵活等问题。

发明内容

本发明的目的是在SDN和ICN融合框架下，提出了一种全新的ICN缓存思 想，较好地解决了ICN的缓存效率不高和控制不灵活等问题。

下面分别从社团、节点社团重要度、社团重要度和内容流行度等方面来说明 本发明提出的缓存方法。

一、社团：对Internet网络结构的实证研究显示，Internet网络结构具有明显 的社团特性，即在同一社团内部，节点之间连接相对紧密，而在社团之间的节点 之间的连接相对稀疏。并且在同一社团内的大部分用户所关心的内容(兴趣)也 是相似的。本发明在同一SDN控制器下，对不同社团的节点进行缓存管理。

二、节点社团重要度：基于节点在与不在网络中其表示网络邻接矩阵的特征值的变化表示节点对网络社团特性的重要度，如：其中，c为网络中社团数目，v_i表示以网络中的路由器为节点，路由器之间的物理链路为边构建的邻接矩阵的第i个特征向量，v_ik表示特征向量v_i中的第k个元素，为归一化节点社团重要度，定义IN_k＝P_k/c，满足本发明在同一SDN控制器下，在同一社团内，实现节点社团重要度与内容流行度的匹配，提高缓存空间的利用率。

三、社团重要度：基于社团内节点社团重要度表示在同一控制器下不同社团的重要度，如：其中表示社团C_k内的节点数目。本发明在同一SDN控制器下，在不同社团间，实现社团重要度与内容流行度的匹配，更进一步提高缓存空间的利用率。

四、内容流行度：定义内容对象被访问的概率为内容流行度，以一个控制器 下的节点或社团为单位，设其内容集合为CP＝{cp_i|i＝1,2,…,N}，CP中的内容cp_i按其流行度的级别高低进行标号，如对任意i<j，则被访问的概率p_i<p_j。本发明 在同一SDN控制器下，流行度高的内容优先存储于社团重要度大的社团内的节 点重要度大的节点处，易于被其它的节点访问。

附图说明

图1为基于SDN的ICN缓存的实施框架图；

图2为缓存方法生成机制。

具体的实施方法

本发明的实施框架示意图如图1所示。

Step1：SDN控制面感知ICN首次经过控制器下交换机的数据包；

Step2：交由控制器完成缓存方法的生成，在缓存方法生成过程中，如图2 所示，主要完成两个方面的工作，其具体的实施方法如下：