[发明专利]一种基于消息分片和节点协作的延迟容忍网络缓存管理系统及管理方法

说明书

本发明公开了一种基于消息分片和节点协作的延迟容忍网络缓存管理系统及管理方法。节点历史移动记录模块向地址匹配模块发送节点移动记录及消息m；地址匹配模块计算节点移动记录与收到消息m的目的地址之间的匹配概率，如果匹配概率大于阈值，将消息m传送给缓存替换模块；缓存替换模块判断消息m的长度是否小于节点的剩余缓存，如果是，将消息m存储至相应队列，如果不是，当消息m是为整片消息并且节点的剩余缓存大于1/2消息m的长度时，将消息m交给消息分片模块，否则对消息m执行缓存替换；消息分片模块对消息m进行分片；消息重组模块用于对所有分片后的消息进行重组。本发明能够有效地利用节点的缓存，提高消息传输的效率。

技术领域

本发明属于无线移动网络领域，尤其涉及应用于缓存受限环境下的，一种基于消息分片和节点协作的延迟容忍网络缓存管理系统及管理方法。

背景技术

延迟容忍网络(DTN,Delay/Disruption Tolerant Network)是一种新型网络，它不具有传统网络低延迟、高传输率以及可靠性连接等特性。延迟容忍网络的连通间歇性、拓扑时变性、高延迟、高错误率、低传输率等特点决定其无法使用传统网络中“存储-转发”的路由协议，只能采用“存储-携带-转发”的路由模式，依靠网络中节点的移动实现消息的转发。因此，如何设计缓存管理方法来充分利用节点有限的缓存资源，已成为目前延迟容忍网络一个重点研究方向。

目前，延迟容忍网络中对节点的缓存管理大多基于缓存替换方法，当节点缓存不足时，FIFO(First in first out)、MOFO(Evict most forwarded first)、SHIL(Evictshortest life time first)等缓存管理方法根据消息的接收时间、消息在网络中的副本数、消息的剩余生存时间等因素进行缓存替换。但是这类缓存管理策略仅仅考虑消息的某种单一特性，适用场景有限。EBMP(Enhanced buffer management policy)缓存管理方法对消息在网络中的副本数进行估计，并对估计的最多副本数的消息进行替换。虽然EBMP能较好地估计消息的副本数，但是其在估计消息副本数的过程中会带来额外的时间开销及资源开销。目前在延迟容忍网络缓存管理策略方面，专利“一种延迟容忍网络中高效的传染路由缓存管理策略”(CN103236984A)，利用节点相遇记录，评估节点对各个消息的传染能力，在节点缓存不足时，首先丢弃相对该节点分布更密集的消息。专利“Efficient epidemicrouting cache management strategy in delay tolerant network”(CN103236984(A))，利用节点的相遇历史、节点的分布信息、节点的历史缓存消息等评估消息的影响力，首先丢弃影响力小的消息。专利“APPARATUS AND METHOD FOR MEMORY MANAGEMENT IN DELAYTOLERANT NETWORK”(KR20140054731(A))，根据各个消息的转发次数，首先丢弃转发次数多的消息。以上专利分别根据估计的消息分布情况、消息影响力、消息转发次数等对消息进行丢弃，与本发明采用的方法和针对的问题均不同。

综上所述，目前缓存管理方案大多依靠消息的某些固有特性或者估计的特性进行缓存替换，主要缺点表现在：

(1)当节点缓存不足时，仅仅依靠消息的某些特性进行替换，不考虑消息携带节点的移动轨迹与消息目的地址的匹配程度，将会降低消息成功交付的概率。

(2)在网络中具有大块消息的环境下，不进行消息分片无法对其存储。

发明内容

本发明的目的是体统一种能够有效利用节点缓存的，一种基于消息分片和节点协作的延迟容忍网络缓存管理系统。本发明的目的还包括提供一种能够有效进行消息分片的，一种基于消息分片和节点协作的延迟容忍网络缓存管理方法。

一种基于消息分片和节点协作的延迟容忍网络缓存管理系统，包括节点历史移动记录模块、地址匹配模块、缓存替换模块、消息分片模块和消息重组模块，