一種基于多重布隆過濾器的icn網(wǎng)絡信息名字查找方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及信息網(wǎng)絡技術領域，具體的說是涉及一種基于多重布隆過濾器的ICN網(wǎng)絡信息名字查找方法。
【背景技術】
[0002]隨著互聯(lián)網(wǎng)上應用的不斷發(fā)展變化，基于TCP/ IP的現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)也逐漸暴露出許多的不適應，比如，不安全、移動性差、可靠性差、靈活性差等問題。用戶在進行網(wǎng)絡訪問的時候，更多是關心“需要什么”，而不是關心“需要的東西在哪里”。但是現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)是基于主機的通信模型，必須關注“在哪里”的問題。這種基于主機的通信模型已經(jīng)不適合當前網(wǎng)絡發(fā)展的需要。
[0003]因此，如何從網(wǎng)絡中“拉”回用戶所需信息無疑成為ICN網(wǎng)絡需要解決的關鍵核心問題。對這一問題的研究必須改變理念，從傳統(tǒng)以主機為中心的通信模型轉換為以信息為中心的通信模型，建立支持信息“拉”式訪問的ICN網(wǎng)絡智慧路由機制。
[0004]所謂的信息中心網(wǎng)絡，就是網(wǎng)絡中的一切都可以看作是信息，可以說是一個信息互聯(lián)的網(wǎng)絡，而非主機互聯(lián)，其核心對象是信息，通過信息的名字標識每一個信息。ICN網(wǎng)絡采用面向信息的通信模型取代傳統(tǒng)面向主機的通信模型，以主機到網(wǎng)絡的“拉”式信息訪問取代傳統(tǒng)主機到主機的“推”式信息訪問，以緩存轉發(fā)路由取代傳統(tǒng)存儲轉發(fā)路由，可以從根本上解決當前網(wǎng)絡存在的問題。
[0005]對ICN網(wǎng)絡來說，其中流動的都是有名字的信息，整個網(wǎng)絡及其終端就在各種信息的驅動下運行起來了。網(wǎng)絡中存在海量的信息，網(wǎng)絡系統(tǒng)需要區(qū)別每一個信息。因此，如何從海里信息名字中找到所需信息，是ICN網(wǎng)絡研究的一種關鍵問題。因為，ICN網(wǎng)絡中信息的名字比較隨意(不像IP網(wǎng)絡中IP地址長度、格式固定)、信息名字數(shù)量巨大(遠大于IP網(wǎng)絡IP地址的數(shù)量)，因此，對ICN網(wǎng)絡信息名字查找的效率要求更高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決上述技術問題，提供一種基于多重布隆過濾器的ICN網(wǎng)絡信息名字查找方法。該方法利用ICN網(wǎng)絡信息名字分段的特點，以段為單位進行名字查找。在每個段內(nèi)，基于多重布隆過濾器實現(xiàn)信息名字的快速查找，提高信息名字檢索的效率，為名字路由快速轉發(fā)提供支持。
[0007]本發(fā)明所采用的技術方案是:一種基于多重布隆過濾器的ICN網(wǎng)絡信息名字查找方法，包括以下步驟:
步驟1、確定路由節(jié)點接收到的是興趣包還是數(shù)據(jù)包，其中，興趣包用來發(fā)送信息請求，數(shù)據(jù)包用來向請求節(jié)點返回所需信息；
步驟2、若路由節(jié)點接收到興趣包時，按照下列步驟進行處理:
步驟201:首先在CS中查找興趣包所需的信息，如果存在，則銷毀興趣包，并生成一個數(shù)據(jù)包沿興趣包的反方向發(fā)送給請求節(jié)點； 步驟202:如果CS中不存在，則在PIT中查找，如果存在，說明該路由節(jié)點已經(jīng)轉發(fā)過相同的內(nèi)容請求，則銷毀興趣包，并將接收到興趣包的接口記錄在PIT相應行后邊。
[0008]步驟203:如果PIT中不存在，則在FIB中查找，如果存在，則將興趣包按照FIB的接口轉發(fā)，并將信息記錄在PIT中；如果FIB中不存在，則說明本路由節(jié)點不知道該興趣包的路由，銷毀該興趣包；
步驟3、若路由節(jié)點接收到數(shù)據(jù)包時，按照下列步驟進行處理:
步驟301:首先在CS中查找數(shù)據(jù)包所需的信息，如果存在則直接丟棄該數(shù)據(jù)包；
步驟302:如果CS中不存在，則在PIT中查找，如果存在，則按照PIT記錄的接口進行轉發(fā)后，刪除PIT記錄，然后按照相應策略緩存數(shù)據(jù)包到CS中。
[0009]第三步:如果PIT中不存在，則直接丟棄該數(shù)據(jù)包。
[0010]所述在PIT、FIB和CS中查找信息名字包括以下步驟:將信息名字進行編碼，然后將編碼后的名字分段進行哈希計算，以計算后獲得的縱橫哈希值為下標，查找對應的布隆過濾器，如果所有的下標對應的值都不小于1，則表示PIT、FIB和CS中存在對應的名字信息，如果存在一個布隆過濾器對應位置值為0，則表示不存在該信息。
[0011]所述步驟203和步驟302中的信息記錄包括以下步驟:向隆過濾器中插入信息時，根據(jù)相應哈希函數(shù)組對每段信息編碼進行哈希計算，獲得一個橫向哈希函數(shù)值，一個縱向哈希函數(shù)值，以這兩個值為布隆過濾器的縱橫下標，將對應位置的布隆過濾器元素值加1。
[0012]所述步驟302中的刪除記錄包括以下步驟:當從布隆過濾器中刪除信息時，需要根據(jù)相應哈希函數(shù)組對擬刪除信息的每段編碼進行哈希計算，獲得一個橫向哈希函數(shù)值，一個縱向哈希函數(shù)值，以這兩個值為布隆過濾器的縱橫下標，判斷對應位置的布隆過濾器的元素值。如果該位置元素值大于等于1，則將該元素值減1，否則不做處理。
[0013]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明利用ICN網(wǎng)絡信息名字分段的特點，以段為單位進行并行名字查找。在每個段內(nèi)，基于多重布隆過濾器實現(xiàn)信息名字的快速查找，提高信息名字檢索的效率，為名字路由快速轉發(fā)提供支持。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明中信息命名的格式；
圖2為本發(fā)明中提供者的格式；
圖3為本發(fā)明中分類段的格式；
圖4為本發(fā)明中直接命名法的格式；
圖5為本發(fā)明中屬性值對命名法的格式。
【具體實施方式】
[0015]如圖所示，一種基于多重布隆過濾器的ICN網(wǎng)絡信息名字查找方法，包括以下步驟:
步驟1、確定路由節(jié)點接收到的是興趣包還是數(shù)據(jù)包，其中，興趣包用來發(fā)送信息請求，數(shù)據(jù)包用來向請求節(jié)點返回所需信息；
步驟2、若路由節(jié)點接收到興趣包時，按照下列步驟進行處理:
步驟201:首先在CS中查找興趣包所需的信息，如果存在，則銷毀興趣包，并生成一個數(shù)據(jù)包沿興趣包的反方向發(fā)送給請求節(jié)點；
步驟202:如果CS中不存在，則在PIT中查找，如果存在，說明該路由節(jié)點已經(jīng)轉發(fā)過相同的內(nèi)容請求，則銷毀興趣包，并將接收興趣包的接口記錄在PIT相應行后邊。
[0016]步驟203:如果PIT中不存在，則在FIB中查找，如果存在，則將興趣包按照FIB的接口轉發(fā)，并將信息記錄在PIT中；如果FIB中不存在，則說明本路由節(jié)點不知道該興趣包的路由，銷毀該興趣包；
步驟3、若路由節(jié)點接收到是數(shù)據(jù)包，按照下列步驟進行處理:
步驟301:首先在CS中查找數(shù)據(jù)包所需的信息，如果存在則直接丟棄該數(shù)據(jù)包；
步驟302:如果CS中不存在，則在PIT中查找，如果存在，則按照PIT記錄的接口進行轉發(fā)后，刪除PIT記錄，然后按照相應策略緩存數(shù)據(jù)包到CS中。
[0017]步驟303:如果PIT中不存在，則直接丟棄該數(shù)據(jù)包。
[0018]所述在PIT、FIB和CS中查找信息名字包括以下步驟:將信息名字進行編碼，然后將編碼后的名字分段進行哈希計算，以計算后獲得的縱橫哈希值為下標，查找對應的布隆過濾器，如果所有的下標對應的值都不小于1，則表示PIT、FIB和CS中存在對應的名字信息，如果存在一個布隆過濾器對應位置值為〇,則表示不存在該信息。
[0019]所述步驟203和步驟302中的信息記錄包括以下步驟:向隆過濾器中插入信息時，根據(jù)相應哈希函數(shù)組對每段信息編碼進行哈希計算，獲得一個橫向哈希函數(shù)值，一個縱向哈希函數(shù)值，以這兩個值為布隆過濾器的縱橫下標，將對應位置的布隆過濾器元素值加1。
[0020]所述步驟302中的刪除記錄包括以下步驟:當從布隆過濾器中刪除信息時，需要根據(jù)相應哈希函數(shù)組對擬刪除信息的每段編碼進行哈希計算，獲得一個橫向哈希函數(shù)值，一個縱向哈希函數(shù)值，以這兩個值為布隆過濾器的縱橫下標，判斷對應位置的布隆過濾器的元素值。如果該位置元素值大于等于1，則將該元素值減1，否則不做處理。
[0021]以下結合具體實施里進一步闡述本發(fā)明。
[0022]ICN網(wǎng)絡中有兩類數(shù)據(jù)包:興趣包和數(shù)據(jù)包。興趣包用來發(fā)送信息請求，數(shù)據(jù)包向請求節(jié)點返回所需信息。每個路由器節(jié)點需要維護三個數(shù)據(jù)結構一一PIT、FIB和CS。
[0023]PIT (待定請求表，Pending Interest Table):用于記錄經(jīng)過本路由節(jié)點尚未回傳的請求信息，以便相應信息返回時傳回請求節(jié)點。
[0024]FIB (前向轉發(fā)表、Forwarding Informat1n Base):用于記錄經(jīng)過本路由節(jié)點的請求應該向那個出口(face)轉發(fā)才能到達目的節(jié)點。
[0025]CS (內(nèi)容存儲器，Content Store):記錄經(jīng)過本路由節(jié)點的信息內(nèi)容，以便供其它請求該信息的節(jié)點使用。
[0026]當路由節(jié)點接收到一個興趣包時，首先在CS中查找興趣包所需的信息，如果存在，則銷毀興趣包，并生成一個數(shù)據(jù)包沿著興趣包的反方向發(fā)送給請求節(jié)點；如果CS中不存在，則在PIT中查找，如果存在，說明該路由節(jié)點已經(jīng)轉發(fā)過相同的內(nèi)容請求，則銷毀興趣包，并將接收興趣包的接口記錄在PIT相應行后邊；如果PIT中不存在，則在FIB中查找，如果存在，則將興趣包按照FIB的接口轉發(fā)，并將信息記錄在PIT中；如果FIB中不存在，則說明本路由節(jié)點不知道該興趣包的路由，銷毀該興趣包。
[0027]當路由節(jié)點接收到一個數(shù)據(jù)包時，首先在CS中查找，如果存在則直接丟棄該數(shù)據(jù)包；如果CS中不存在，則在PIT中查找，如果存在，則按照PIT記錄轉發(fā)后刪除PIT記錄，并按照相應策略緩存數(shù)據(jù)包到CS中；如果PIT中不存在，則直接拋棄該數(shù)據(jù)包，或按照相應策略緩存數(shù)據(jù)包。
[0028]因此，ICN網(wǎng)絡中，信息的命名和查找是影響網(wǎng)絡性能至關重要的因素。對PIT、FIB, CS三個數(shù)據(jù)表都涉及頻繁的查找、插入和刪除操作，其中查找是最關鍵的操作。本發(fā)明基于多重布隆過濾器，發(fā)明一種高效的信息命名查找方法。
[0029](一 )信息命名
根據(jù)網(wǎng)絡信息命名的需求和信息訪問的特點，我們發(fā)明信息的命名包括4個組成部分，每個部分稱為一個段。也就是說ICN網(wǎng)絡中每一個信息的名字由4