[发明专利]基于流行度统计的CCN内容缓存方法

说明书

本发明提供一种基于流行度统计的CCN内容缓存方法，包括：当接入节点接收到用户终端发送的内容请求时，根据内容检索策略确定该接入节点与缓存有第一内容的中间节点或接入节点之间的请求转发路径；该请求转发路径具有最小时延；该第一内容为所述内容请求对应的内容。本发明利用本地流行度信息进行内容检索策略，将越热的内容放置在越靠近接入路由器的位置，从而降低了用户下载时延；根据路径上的各节点内容检索策略，减少冗余，增加了缓存多样性，网络的整体资源利用率得以提高；同时在联合考虑了缓存决策和多径路由请求，提高缓存利用率。

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，尤其涉及一种基于流行度统计的CCN内容缓存方法。

背景技术

随着WWW(world wide web)、对等网络(P2P，peer to peer)这类以“内容/信息共享”为主要特点的网络应用的快速发展，“内容”实际上已经在互联网中扮演着核心的角色。为了应对互联网数据流量和用户数量的迅猛增长带来的挑战，拟从根本上解决IP网络诸多问题，相关研究提出了内容中心网络(CCN，Content Centric Network)这一革命式的网络架构，该网络架构将从IP无视内容(content-oblivious)的网络变成面向内容(content-oriented)的网络，缓存(cache)将取代路由器中的缓冲器(buffer)，成为未来网络固有基础设施，即内嵌缓存(In-network Caching)。

在CCN中，内嵌缓存是未来网络与传统IP网络区别的重要特点，其基本思想是无所不在的缓存，用户的请求可能在网络中的任意节点处得到满足。这样，用户的请求能够在中间节点得到响应，而不需要像IP网络需要穿过整个网络到服务器才满足，从而优化带宽使用效率，提高用户内容获取性能。LCE(Leave Copy Everywhere)是CCN默认的缓存决策策略,也称ALWAYS策略，即当对象返回时，沿途的所有节点都缓存该对象的副本，但这种方式容易造成缓存冗余，即相同的对象在多个节点同时存有副本，降低了缓存系统所能缓存内容的多样性。

此外，由于内容中心网路不存在路由回路问题，所以内容中心网络固有的支持多径转发。多径转发可以通过多条内容回传路径的沿途缓存来减少临近节点后续请求下载时延，但也同时导致网络数据量增加，缓存命中率下降和域内缓存多样性降低。因此，缓存和多径转发作为节点固有能力是紧密耦合、相互作用的。

HaoWu等提出了一种基于全局流行度的协同缓存策略，叫EMC，以降低ISP域间流量，减少骨干网的压力，同时也较小用户获取时延。在EMC中，每个接入路由器周期性地在本地请求向量RV中记录每个内容的请求率，并将RV沿着转发路径向网关传播，路径上的中间节点会对从其子节点收到的相同内容的请求率进行聚合。该策略充分利用降序排列的全局流行度信息，从网关路由器到接入路由器依次向下进行缓存决策，将热的内容放置在靠近网关，以致尽可能多的在ISP域内响应请求。

下表中给出了各个接入路由器收到的内容及其请求率，#R代表接入路由器编号O＝{O₁，O₂，O₃，…，O_N}代表可缓存的内容。

假设每个路由器只能缓存一个内容。EMC缓存放置结果如图1所示。

Rosensweig等人提出了一种隐式协同策略，叫Breadcrumbs，该策略设计沿途转发对象的每一个节点都缓存对象副本，并且为每个途经的对象建立一个trail，利用历史记录的trail信息指导后续请求的路由，即利用内容的放置信息指导请求的路由转发，从而达到快速查找内容，降低网络时延的目的。如图2所示，每一个trail由四元组构成，分别是：文件的ID，文件到达时间，该文件从哪个节点转发而来，该文件向哪个节点转发出去。图2描述了文件f1从节点A向D转发过程中，沿途节点建立trail的情况。