[发明专利]一种内容中心网络的公平缓存算法及装置

说明书

本发明公开了一种内容中心网络的公平缓存算法及装置，包括在请求兴趣包过程中，统计请求兴趣包及其次数，并根据请求次数由高到低的顺序，对兴趣包进行排序，后存入兴趣包请求次数表ITT(Interest Times Table)中，并传输到下一节点。在数据下发过程，在数据提供端(服务器)，将当前节点的ITT表直接赋值给请求数据包表DTT(Data Times Table)，并将此请求数据包表传输到其子节点；在非数据提供节点中，得到DTT，计算当前节点的缓存剩余空间C，缓存前L个条目，并保证此L个条目的总数据量小于等于0.9C；缓存成功后，在DTT中删除已缓存的条目，重新排序；传输请求数据包表至其子节点。本发明根据请求次数定义内容流行度，有设置了缓存门限，以此降低了内容中心网络的数据冗余，提高命中率，降低了命中率方差，实现了缓存公平。

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及一种内容中心网络的公平缓存算法及装置。

背景技术

内容中心网络(Content Centric Networking,CCN)研究是美国国家科学基金会于2010年8月提出的4个未来互联网架构支持项目之一，也是诸多项目中最具代表性的一种分布式未来网络架构。它是当前未来互联网体系架构研究的重要成果之一，其核心思想是改变当前互联网终端间的端到端通信机制，将内容与终端位置剥离，通过发布/订阅范式(Publish/Subscribe Paradigm)来提供存储和多方通信等服务。

为了缓解网络流量的快速增长对网络带宽造成的严峻压力，CCN网络架构中普遍采用了泛在化的网络内置缓存方法。然而，缓存机制在提升了网络的内容分发获取性能的同时，也可能产生过大的缓存冗余而导致网络资源利用率和能效降低的问题。在CCN网络中，全网节点内嵌缓存的优势与缓存资源的利用不充分之间的矛盾，是缓存研究中亟待解决的问题。典型的CCN节点主要包含内容存储器(CS)、未决请求表(Pending InterestTable,PIT)和前向转发库(Forwarding Information Base,FIB)。这里，FIB保存了CCN节点到达内容服务器的下一跳接口，CS保存节点上的缓存内容，PIT记录未响应兴趣包的内容名及其到达接口。

缓存策略的研究已有多年的历史，完整的缓存策略由两部分组成：缓存决定策略和缓存替换策略。在缓存决策方面，主要有随机ProbCache、LCD(Leave Copy Down)和全存(ALWAYS)3种。虽然算法简单易行，但会使得网络中内容冗余度较高而且节点命中率较低。为了改善网络缓存性能，现有的缓存方法主要是基于内容流行度和基于复杂网络计算的节点属性(介数、度数、中心度等)。现有的流行度获取方式有的过于复杂，需要将所有的请求数据包及当前兴趣包带入公式求得，这样庞大的计算量显然会耗费缓存节点的内存，增大网络时延；有的基于预测算法得到兴趣包的流行度，这种算法会因用户请求量的不同导致准确率不同。

此外，基于复杂网络计算的节点属性算法容易将流行度高的内容缓存在介数、度数、中心度等属性高的节点，容易导致这些节点的内容不断被替换，导致节点性能下降；而且内容在网络中的分布不均匀，命中率差异过大，数据冗余度高，整个系统的运算量高，负载大，不均衡。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种内容中心网络的公平缓存算法及装置，用于解决现有的缓存方法运算量大，命中率低，各个节点之间利用率、命中率不均衡的特点。

基于上述目的本发明实施例提供一种内容中心网络的公平缓存算法，包括：

在请求数据包过程中，在边缘节点中，统计请求兴趣包及其次数，并存入兴趣包请求次数表中，在当前节点根据请求次数由高到低的顺序，对兴趣包进行排序，将当前完成排序的兴趣包请求次数表ITT(Interest Times Table)传输到下一节点；

在下一缓存节点中，合并其子节点传输的ITT，将相同的请求兴趣包对应的请求次数相加，得到当前缓存节点的ITT，将当前节点的ITT按照请求次数由高到低的顺序排序，将此表传输至下一节点；