專利名稱：一種包結構、興趣包轉(zhuǎn)發(fā)、源切換和源代理選擇方法
技術領域：
本發(fā)明涉及互聯(lián)網(wǎng)技術領域，尤其涉及一種包結構、興趣包轉(zhuǎn)發(fā)、源切換和源代理選擇方法。
背景技術：
近年來，基于TCP/IP體系結構建立的互聯(lián)網(wǎng)獲得了巨大成功。盡管如此，隨著互聯(lián)網(wǎng)應用和業(yè)務的發(fā)展，人們使用互聯(lián)網(wǎng)的方式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷?nèi)容的生產(chǎn)，訪問和分享。當前已有許多互聯(lián)網(wǎng)服務已經(jīng)開始為向用戶提供各種內(nèi)容，并且允許用戶分享其內(nèi)容，例如YouTube, FaceBook和Twitter。TCP/IP體系結構具有先天缺陷,在可擴展性、移動性以及安全可控性等方面存在諸多問題，嚴重阻礙互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。因而研究者提出了以信息為中心的網(wǎng)絡體系結構(ICN, Information-Centric Networking)。以內(nèi)容為中心的網(wǎng)絡一即內(nèi)容中心網(wǎng)絡(CCN, Content-Centric Networking)是ICN的一個實例，也被稱為命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(NDN, Named Data Networking)。內(nèi)容中心網(wǎng)絡不再以傳統(tǒng)網(wǎng)絡中的主機為中心，而是以內(nèi)容為中心。內(nèi)容中心網(wǎng)絡對所有數(shù)據(jù)或內(nèi)容進行命名，數(shù)據(jù)包采用數(shù)據(jù)名稱尋路。內(nèi)容中心網(wǎng)絡采用分級方式命名內(nèi)容，使用“/”表示名稱的不同組成部分。例如一個北京交通大學網(wǎng)絡課程中的教學名稱可以為/b j tu/course。內(nèi)容中心網(wǎng)絡中節(jié)點可以緩存內(nèi)容，可以響應內(nèi)容請求，將緩存的內(nèi)容返回給用戶。內(nèi)容中心網(wǎng)絡有兩種基本的數(shù)據(jù)包類型，興趣包(Interest Packet)和數(shù)據(jù)包(Data Packet),用戶發(fā)送興趣包請求內(nèi)容,其他任意節(jié)點收到該興趣包且有對應的內(nèi)容則返回數(shù)據(jù)包。一個興趣包請求一個數(shù)據(jù)包。內(nèi)容中心網(wǎng)絡中的節(jié)點主要有三個數(shù)據(jù)結構，轉(zhuǎn)發(fā)信息表(FIB, ForwardingInformation Base),內(nèi)容緩存(CS, Content Store),等待興趣表(PIT, Pending InterestTable)，F(xiàn)IB用于轉(zhuǎn)發(fā)興趣包，每個FIB條目可以有多個轉(zhuǎn)發(fā)接口(Face, interface)。CS用于存儲網(wǎng)絡中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過有效的緩存管理策略，可以減少網(wǎng)絡中相同數(shù)據(jù)的傳輸。PIT用來保存興趣包的請求接口(Requesting Face)，數(shù)據(jù)包根據(jù)PIT條目轉(zhuǎn)發(fā)。PIT條目被用來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時，該條目將會被立即刪除。當一個興趣包到達CCN節(jié)點時，節(jié)點首先檢查CS內(nèi)是否有興趣包請求的內(nèi)容。若有則返回數(shù)據(jù)包；否則根據(jù)FIB轉(zhuǎn)發(fā)興趣包，同時在PIT中新建條目存儲興趣包請求的數(shù)據(jù)名稱及請求接口。數(shù)據(jù)包到達節(jié)點時，根據(jù)PIT條目向請求接口轉(zhuǎn)發(fā)，刪除對應PIT條目，同時在CS中緩存數(shù)據(jù)包內(nèi)容。隨著無線網(wǎng)絡技術的發(fā)展，移動設備越來越普及，越來越多的用戶使用移動設備訪問、分享各種信息。這些移動用戶既是移動內(nèi)容消費者(Consumer)，又是移動內(nèi)容源(MCS, Mobile Content Source)。在內(nèi)容中心網(wǎng)絡中，內(nèi)容消費者移動時可以重傳興趣包來獲得請求內(nèi)容；而內(nèi)容源移動時，要保證其內(nèi)容可達性卻面臨許多問題。內(nèi)容中心網(wǎng)絡并未給出內(nèi)容源移動支持的具體方法。在中轉(zhuǎn)興趣包(Indirection)的方法中，內(nèi)容源移動時需要將其永久內(nèi)容名稱修改為臨時內(nèi)容名稱。中轉(zhuǎn)服務器(Indirection Server)管理移動內(nèi)容源的永久內(nèi)容名稱與臨時內(nèi)容名稱之間的對應關系。移動內(nèi)容源切換接入位置時，將臨時內(nèi)容名稱發(fā)送給中轉(zhuǎn)服務器。用戶使用永久內(nèi)容名稱請求內(nèi)容。中轉(zhuǎn)服務器將中轉(zhuǎn)所有發(fā)往移動內(nèi)容源的興趣包和移動內(nèi)容源返回的數(shù)據(jù)包。中轉(zhuǎn)服務器接收所有的興趣包，并將其中的永久內(nèi)容名稱替換為臨時內(nèi)容名稱，修改后的興趣包將被發(fā)往移動內(nèi)容源的新接入點。移動內(nèi)容源返回的所有數(shù)據(jù)包經(jīng)過中轉(zhuǎn)服務器再轉(zhuǎn)發(fā)到用戶。當移動內(nèi)容源在移動時，中轉(zhuǎn)服務器可以緩存興趣包，直到接收到新的臨時內(nèi)容名稱時再發(fā)送修改后的興趣包。中轉(zhuǎn)興趣包的方法具有較低的丟包率，較大的切換時延。因為內(nèi)容源移動時，需要修改內(nèi)容名稱，具有較大切換時延和信令開銷，且存在單點故障問題。隨著移動內(nèi)容源增多，中轉(zhuǎn)服務器的負擔逐漸加重，存在可擴展性問題。在內(nèi)容與位置分離方法中，興趣包中額外接加入了一個位置名稱，用來表示移動內(nèi)容源的位置。興趣包中包含位置名稱時，路由器按照位置名稱轉(zhuǎn)發(fā)興趣包；興趣包中沒有位置名稱時，路由器按照內(nèi)容名稱轉(zhuǎn)發(fā)興趣包。在內(nèi)容中心網(wǎng)絡中，位置名稱與內(nèi)容名稱形式相同，因而不用額外增加內(nèi)容中心網(wǎng)絡的尋路機制。每個內(nèi)容源擁有內(nèi)容名稱和位置名稱，內(nèi)容源移動時，不改變內(nèi)容名稱而只改變位置名稱。當內(nèi)容源移動到新的接入點時，新的位置信息需要發(fā)送到家鄉(xiāng)信息庫(Home Repository)。家鄉(xiāng)信息庫存儲和維護內(nèi)容源的內(nèi)容名稱與位置名稱的映射關系。用戶請求內(nèi)容時，可以直接發(fā)送興趣包到家鄉(xiāng)信息庫，家鄉(xiāng)信息庫將內(nèi)容源的位置名稱加入到興趣包中，并將新的興趣包轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)容源的新接入點；用戶也可以首先向家鄉(xiāng)信息庫詢問內(nèi)容源的位置名稱，再發(fā)送包含位置名稱的興趣包。內(nèi)容與位置分離方法不需要修改內(nèi)容名稱，但是具有較大丟包率，可擴展性差。同時使用內(nèi)容名稱和位置名稱轉(zhuǎn)發(fā)興趣包時，可能形成路由環(huán)路。切換時延受家鄉(xiāng)域信息庫與內(nèi)容源的距離影響，造成較大丟包率。而內(nèi)容源移動時，用戶仍需重傳興趣包才能收到丟失的數(shù)據(jù)包。家鄉(xiāng)域信息庫存在單點故障問題，且當移動內(nèi)容源增多時，家鄉(xiāng)域信息庫存在可擴展性問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術結構的不足，本發(fā)明提供一種包結構、興趣包轉(zhuǎn)發(fā)、源切換和源代理選擇方法。本發(fā)明實施例公開了一種包結構，用于內(nèi)容中心網(wǎng)絡，該內(nèi)容中心網(wǎng)絡被劃分成若干個移動管理區(qū)域，每個移動管理區(qū)域至少有一個內(nèi)容源代理，每個移動管理區(qū)域為其中的內(nèi)容源代理或路由器命名，命名采用內(nèi)容中心網(wǎng)絡中的內(nèi)容名稱形式，內(nèi)容源代理或路由器的名稱作為內(nèi)容源的位置信息，內(nèi)容源代理接收到興趣包時，根據(jù)移動內(nèi)容源的位置信息，在興趣包中加入對應的位置標識，設置代理處理標簽，以使該興趣包根據(jù)位置標識被轉(zhuǎn)發(fā)到移動內(nèi)容源，該內(nèi)容中心網(wǎng)絡的興趣包中擴展一個位置標識和代理處理標簽，數(shù)據(jù)包中擴展一個位置標識，位置標識用來表示內(nèi)容的位置，代理處理標簽表示該興趣包中的位置標識由內(nèi)容源代理設置。進一步，作為優(yōu)選，所述位置標識是網(wǎng)絡中接入路由器或內(nèi)容源代理的名稱。進一步，作為優(yōu)選，所述位置標識是到達內(nèi)容源的路徑信息。本發(fā)明還公開了一種興趣包轉(zhuǎn)發(fā)方法，包括以下步驟:4.1、路由器接收到興趣包時，首先檢查內(nèi)容緩存中是否已經(jīng)緩存了對應的內(nèi)容；
4.2、若路由器緩存了對應內(nèi)容，則直接返回數(shù)據(jù)包；4.3、若路由器沒有緩存該興趣包請求的內(nèi)容，則繼續(xù)查詢PIT中是否已經(jīng)存在對應內(nèi)容名稱的PIT條目；4.4、若路由器的PIT中不存在興趣包請求內(nèi)容名稱的PIT條目，則路由器新建對應該內(nèi)容名稱的PIT條目；4.5、路由器檢查興趣包中是否包含位置標識；4.6、若興趣包中沒有包含位置標識，則路由器根據(jù)內(nèi)容名稱轉(zhuǎn)發(fā)興趣包；4.7、若興趣包中包含位置標識，則路由器根據(jù)位置標識轉(zhuǎn)發(fā)興趣包；4.8、若路由器PIT中存在該興趣包請求內(nèi)容名稱的PIT條目，則路由器根據(jù)代理處理標簽檢查該興趣包是否來自內(nèi)容源代理；4.9、若該興趣包不是來自內(nèi)容源代理，則可確認路由器收到請求內(nèi)容名稱相同的興趣包；4.10、若該興趣包來自內(nèi)容源代理，則路由器根據(jù)興趣包中的位置標識，查詢FIB得到該興趣包即將轉(zhuǎn)出的接口；4.11、檢查興趣包即將轉(zhuǎn)出的接口是否已經(jīng)保存在PIT條目的請求接口中；4.12、若興趣包即將轉(zhuǎn)出的接口不在PIT條目的請求接口中，則重構該PIT條目，修改PIT條目的請求接口和轉(zhuǎn)出接口，防止路由環(huán)路；4.13、路由器根據(jù)位 置標識轉(zhuǎn)發(fā)興趣包；4.14、若興趣包即將轉(zhuǎn)出的接口已經(jīng)保存在PIT條目的請求接口中，則可確認存在路由環(huán)路，刪除對應的PIT條目，丟棄該興趣包。本發(fā)明還公開了一種移動內(nèi)容源域內(nèi)切換方法，包括以下步驟:5.1、MCS向AR1發(fā)送消息，告知其即將離開；5.2、MCS向AR2發(fā)送消息，附著在AR2 ；5.3、AR2分別向AR1和域內(nèi)VSA1發(fā)送消息，更新MCS的位置標識； 5.4、AR1向AR2返回確認消息，完成MCS的位置標識更新；5.5、VSA1返回確認消息，完成MCS的位置標識更新。本發(fā)明還公開了一種移動內(nèi)容源域間切換方法，包括以下步驟:6.1、MCS向AR2發(fā)送消息，告知其即將離開；6.2、MCS向AR3發(fā)送消息，附著到到AR3 ；6.3、AR3向AR2發(fā)送消息，更新MCS的位置標識，AR3向VSA2發(fā)送消息，注冊MCS的位置標識；6.4、AR2返回消息，確認MCS的位置標識更新完成；6.5,VSA2檢查到MCS剛移動到該區(qū)域，向MCS的家鄉(xiāng)域內(nèi)容源代理HSA發(fā)送消息，更新MCS的位置標識；6.6、HSA返回消息確認MCS的位置標識更新完成；6.7、VSA2向AR3返回消息確認MCS的位置標識更新完成。本發(fā)明還公開了一種內(nèi)容源代理選擇方法，包括以下步驟:在一個管理區(qū)域中，有多個內(nèi)容源代理(1，2，i,…，n)，當移動內(nèi)容源接入到接入路由器(AR)時，總代價CT°tal由位
置更新代價Ciu和包投遞代價Cpd組成，即dCfv +CfD) /:e[l, ]，其中@是代價參數(shù)，其值隨內(nèi)容源代理的狀態(tài)變化而變化；假設單位距離傳輸代價為T，內(nèi)容源代理⑴與接入路由器(j)之間的距離為dy，則內(nèi)容源代理與接入路由器之間的包投遞代價可以表示為:Cu= T Xdi；J, MCS附著在
接入路由器(j)時的位置更新代價為
權利要求
1.一種包結構，用于內(nèi)容中心網(wǎng)絡，該內(nèi)容中心網(wǎng)絡被劃分成若干個移動管理區(qū)域，每個移動管理區(qū)域至少有一個內(nèi)容源代理，每個移動管理區(qū)域為其中的內(nèi)容源代理或路由器命名，命名采用內(nèi)容中心網(wǎng)絡中的內(nèi)容名稱形式，內(nèi)容源代理或路由器的名稱作為內(nèi)容源的位置信息，內(nèi)容源代理接收到興趣包時，根據(jù)移動內(nèi)容源的位置信息，在興趣包中加入對應的位置標識，設置代理處理標簽，以使該興趣包根據(jù)位置標識被轉(zhuǎn)發(fā)到移動內(nèi)容源，其特征在于，該內(nèi)容中心網(wǎng)絡的興趣包擴展一個位置標識和代理處理標簽，數(shù)據(jù)包中擴展一個位置標識，位置標識用來表示內(nèi)容的位置，代理處理標簽表示該興趣包中的位置標識由內(nèi)容源代理設置。
2.根據(jù)權利要求1所述包結構，其特征在于，所述位置標識是網(wǎng)絡中路由器或內(nèi)容源代理的名稱。
3.根據(jù)權利要求1所述包結構，其特征在于，所述位置標識是到達內(nèi)容源的路徑信息。
4.一種興趣包轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，包括以下步驟: 4.1、路由器接收到興趣包時，首先檢查內(nèi)容緩存中是否已經(jīng)緩存了對應的內(nèi)容； 4.2、若路由器緩存了對應內(nèi)容，則直接返回數(shù)據(jù)包； 4.3、若路由器沒有緩存該興趣包請求的內(nèi)容，則繼續(xù)查詢PIT中是否已經(jīng)存在對應內(nèi)容名稱的PIT條目； 4.4、若路由器的PIT中不存在興趣包請求內(nèi)容名稱的PIT條目，則路由器新建對應該內(nèi)容名稱的PIT條目； 4.5、路由器檢查興趣包中是否包含位置標識； 4.6、若興趣包中沒有包含位置標識，則路由器根據(jù)內(nèi)容名稱轉(zhuǎn)發(fā)興趣包； 4.7、若興趣包中包含位置標識，則路由器根據(jù)位置標識轉(zhuǎn)發(fā)興趣包； 4.8、若路由器PIT中存在該興趣包請求內(nèi)容名稱的PIT條目，則路由器根據(jù)代理處理標簽檢查該興趣包是否來自內(nèi)容源代理； 4.9、若該興趣包不是來自內(nèi)容源代理，則可確認路由器收到請求內(nèi)容名稱相同的興趣包； 4.10、若該興趣包來自內(nèi)容源代理，則路由器根據(jù)興趣包中的位置標識，查詢FIB得到該興趣包即將轉(zhuǎn)出的接口； 4.11、檢查興趣包即將轉(zhuǎn)出的接口是否已經(jīng)保存在PIT條目的請求接口中； 4.12、若興趣包即將轉(zhuǎn)出的接口不在PIT條目的請求接口中，則重構該PIT條目，修改PIT條目的請求接口和轉(zhuǎn)出接口，防止路由環(huán)路； 4.13、路由器根據(jù)位置標識轉(zhuǎn)發(fā)興趣包； 4.14、若興趣包即將轉(zhuǎn)出的接口已經(jīng)保存在PIT條目的請求接口中，則可確認存在路由環(huán)路，刪除對應的PIT條目，丟棄該興趣包。
5.一種移動內(nèi)容源域內(nèi)切換方法，其特征在于，包括以下步驟: 5.1、MCS向AR1發(fā)送消息,告知其即將離開； 5.2、MCS向AR2發(fā)送消息，附著在AR2 ； 5.3、AR2分別向AR1和域內(nèi)VSA1發(fā)送消息，更新MCS的位置標識； 5.4、AR1向AR2返回確認消息，完成MCS的位置標識更新； 5.5、VSA1返回確認消息，完成MCS的位置標識更新。
6.一種移動內(nèi)容源域間切換方法，其特征在于，包括以下步驟: 6.1、MCS向AR2發(fā)送消息,告知其即將離開； 6.2、MCS向AR3發(fā)送消息，附著到至IJ AR3 ； 6.3、AR3向AR2發(fā)送消息，更新MCS的位置標識，AR3向VSA2發(fā)送消息，注冊MCS的位置標識； 6.4、AR2返回消息,確認MCS的位置標識更新完成； 6.5,VSA2檢查到MCS剛移動到該區(qū)域，向MCS的家鄉(xiāng)域內(nèi)容源代理HSA發(fā)送消息，更新MCS的位置標識； 6.6、HSA返回消息確認MCS的位置標識更新完成； 6.7、VSA2向AR3返回消息確認MCS的位置標識更新完成。
7.一種內(nèi)容源代理選擇方法，其特征在于，包括以下步驟: 在一個管理區(qū)域中，有多個內(nèi)容源代理(l，2，i^"，n)，當移動內(nèi)容源接入到接入路由器(AR)時，總代價CT°tal由位置更新代價Ciu和包投遞代價Cpd組成，即
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包結構、興趣包轉(zhuǎn)發(fā)、源切換和源代理選擇方法，該包結構，用于內(nèi)容中心網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡被劃分成若干個移動管理區(qū)域，每個區(qū)域至少有一個內(nèi)容源代理，每個區(qū)域為其中的內(nèi)容源代理或路由器命名，內(nèi)容源代理接收到興趣包時，根據(jù)移動內(nèi)容源的位置信息，在興趣包中加入對應的位置標識，設置代理處理標簽，以使該興趣包根據(jù)位置標識被轉(zhuǎn)發(fā)到移動內(nèi)容源，該內(nèi)容中心網(wǎng)絡的興趣包擴展一個位置標識和代理處理標簽，數(shù)據(jù)包中擴展一個位置標識，位置標識用來表示內(nèi)容的位置，代理處理標簽表示該興趣包中的位置標識由內(nèi)容源代理設置。
文檔編號H04W40/02GK103200640SQ20131006953
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權日2013年3月5日
發(fā)明者劉穎, 唐建強, 張宏科, 羅洪斌 申請人:北京交通大學