[发明专利]一种命名数据网络下基于分组的隐私保护协作缓存方法

权利要求书

1.一种命名数据网络下基于分组的隐私保护协作缓存方法，其特征在于，步骤如下：

定义变量：

(1)根据路由器的请求分布和信息熵将路由器进行分组，从而使组内的路由器具有相似的请求分布和较大的信息熵；

分组的生成与调整，具体过程如下：

(1.1)当路由器收到兴趣包时，统计如下信息：对相同内容的请求包的数量、收到的这些请求包的请求者；

隐私泄露概率：表示为1与某一个内容的请求来自的不同接口数的比值，定义如下：

其中，n(C_i)表示请求过C_i的接口个数；

信息熵：用信息熵的公式计算信息熵；

其中m为组内路由节点个数；由于路由器的缓存更新频繁，不容易使用缓存状态来判断缓存相似性；用路由器收到的兴趣包的分布情况作为路由器的缓存情况；之后用余弦相似性计算两个向量之间的相似性从而得到缓存相似性；

其中表示路由器A与路由器B之间的缓存相似性，V_A代表路由器A在一段时间内收到的兴趣包分布，V_A[1]代表V_A的第二行，|V_A[1]|代表向量的大小；

边的权重：表示为信息熵的值乘上缓存相似性；

其中W_A，B表示路由器A与路由器B之间的边的权重，两个路由器必须相邻；

(1.2)得到以上统计信息后，利用基于贪婪思想的分组算法进行分组，并保证匿名集内的路由器个数大于2，且直径不大于2，以达到提高隐私保护水平以及提升网络的性能的目的；

(2)为了解决命名数据网络中缓存冗余的问题，在分组内将内容均匀分配给不同的路由器，使得每个路由器尽可能所负责缓存的内容的请求总数相同，达到负载均衡的目的；

内容分配的具体过程如下：

(2.1)由于命名数据网络中不同的内容存在较大的流行度差异，所以哈希槽的位置放置不当容易导致组内负载不均衡；所以各个路由器记录着每个内容的请求次数，结合所有路由器节点保存的信息，根据组内的节点个数，利用分配算法，将内容分成m堆；

(2.2)内容分好之后，将内容根据哈希函数映射到大小为0～2³²-1的哈希环上；每个内容从自己所在位点出发，沿哈希环顺时针搜索到的第一个节点，即该内容缓存到该节点上，所以根据分堆结果，在将路由器节点映射到哈希环上，并且如有需要，添加相应的虚拟节点，构建出一个内容与节点的多对一映射；内容被分配到不同的路由器，每个路由器所负责缓存的内容的请求总数相同，达到负载均衡；

(3)在构成哈希环并建立内容与节点的映射之后，由于命名数据网络当中路由器默认将兴趣包沿着路由器与内容生产者之间的最短路径进行转发，转发过程中可能会产生回路，以及造成兴趣包的丢失；为了避免兴趣包在传输过程中形成环路而导致被丢弃，因此每一个组都会维护一张缓存状态表，组内的节点都持有一份；当组内有节点缓存了新内容时，会广播告诉组内成员；组内成员进行缓存状态表的更新；

路由转发策略的具体过程如下：

(3.1)当节点Node_j收到兴趣包，首先进行哈希计算，得到哈希槽，从而得到哈希槽对应的节点Node_i，之后查看缓存状态表中Node_i中是否缓存了对应的内容，如果缓存状态表中显示Node_i中不存在对应的内容，则Node_j将兴趣包添加到自己的PIT表中，按照FIB进行下一跳的转发；如果缓存状态表中显示Node_i中存在对应的内容，按照以下几种情况进行转发：

(1)Node_j所在的组的大小为2

由于组内只有两个节点，Node_j直接将兴趣包转发给组内的另一个节点；

(2)Node_j所在的组的大小大于2，且Node_j不是中心节点

由于Node_j可能与目标节点不相邻，但是组内的中心节点与组内的所有节点都相邻；所以Node_j将兴趣包转发给中心节点；

(3)Node_j所在的组的大小大于2，且Node_j是中心节点

由于中心节点与组内的任意节点都相邻，所以Node_j将直接将兴趣包转发给目的节点。