[发明专利]一种基于请求内容关联性的ICN网络预缓存方法

权利要求书

1.一种基于请求内容关联性的ICN网络预缓存方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、模型定义：将网络模型定义为无向图G＝(V,E)，其中V＝{v₁,v₂,…,v_w}为网络节点集合，即路由器节点，下标w是指网络节点的个数，E是节点间边的集合；

将网络中一组内容集合定义为O＝{O₁,O₂, …,O_k, …,O_M}，其中M表示网络中内容的数量，将一个内容O_k划分成n_k个块，记为；

步骤S2、预缓存存储决策：用户通过路由器节点向内容源服务器CSS发出关于内容O_k,m的兴趣包内容源服务器CSS依据收到的兴趣包主动地将预缓存兴趣包和用户请求的内容O_k,m的后续块即预缓存数据包发送给指定的路由器节点进行存储；

步骤S3、预缓存内容的推进：若路由器节点收到的是兴趣包该路由器节点计算内容O_k,m的局部活跃度LACC，并依据LACC的取值直接在该路由器节点调整内容O_k,m的逗留时间，并发送兴趣包对下游路由器节点进行响应；

若缓存节点收到的是预缓存兴趣包，内容源服务器CSS响应预缓存兴趣包，并发送该内容O_k,m剩余块的预缓存数据包，并设置预缓存内容的预逗留时间；

步骤S3在对内容O_k,m的局部活跃度LACC进行计算时，分别对和进行计算，并对两者的值进行比较，其中，局部活跃度LACC的计算公式如下：

式中，γ为权值参数且γ＞1,K为滑动窗口的宽度参数，时间窗口由K个时长为T的时隙构成，表示在滑动窗口中的第j个时隙T_j内内容被访问的次数，即即时流行度，定义用户第x+1次请求内容块O_k,i的时刻为t_x+1,则表示内容O_k,i在时间区间[(K-1)×T,t_x+1]内的请求次数；

若说明内容O_k,m流行度变大，节点v_j将对应的数据包中的字段CNI置0，当下游的路由器节点收到该数据包时，查看该CNI，如果CNI为0，则表示该内容需要缓存，并依据LACC计算该内容的逗留时间，通过CNI字段将内容推向了下一跳内容；

若说明内容O_k,m的活跃度LACC降低，依据LACC的取值直接在该节点调整内容的逗留时间，并发送数据包对下游路由器节点进行响应，当下游路由器节点收到数据包后，查看缓存指示字段CNI，决定是否进行内容的存储，由于CNI字段为-1，所以该节点只需进行内容的转发；

步骤S4、逗留时间的计算：内容源服务器CSS根据包的类型分别对逗留时间进行设置，对于用户请求的内容O_k,m，根据滑动窗口动态的改变逗留时间，对于预缓存的内容，设置临时缓存时间，防止预缓存内容长时间占用存储空间；

步骤S5、缓存替换策略：随着路由器节点中缓存内容数量的增加，存储空间逐渐减少，当路由器节点中存储空间为0时，新请求的内容是否进行缓存则需要根据缓存替换策略决定；步骤S5中的缓存替换策略包括：对于预缓存的内容，若在预缓存的时间内，该内容没有被用户请求，则该内容将很快处于可删除状态；若新请求的内容到达时，处于删除状态的内容块将会优先被替换掉；若路由器节点的存储空间中不存在删除状态的内容块，新到达的内容将会替换掉路由器节点中具有最小逗留时间的内容块。

2.根据权利要求1所述的一种基于请求内容关联性的ICN网络预缓存方法，其特征在于，步骤S2中的兴趣包是由兴趣包产生器根据内容O_k,m生成的。

3.根据权利要求1所述的一种基于请求内容关联性的ICN网络预缓存方法，其特征在于，用户到内容源服务器CSS之间的路径l_io中的路由器跳数为h，内容O_k,m的后续块的数量为n_k-m块；步骤S2中在对内容O_k,m的后续块进行存储时包括以下步骤：

步骤S21、内容源服务器CSS根据用户请求的兴趣包记录路径l_io中路由器节点的ID集；

步骤S22、计算路径l_io中路由器节点缓存内容的数量f：

步骤S23、计算存储内容与存储节点之间的关系q：q即为路由器节点的下标,j表示当前将要缓存内容O_k的第j块，初始值设为当前用户请求块的下标(j≥m)；

步骤S24、将内容O_k,m的后续块发送到路由器节点v_q进行缓存。