[发明专利]一种数据包主动寻路的命名数据网络转发方法

说明书

本发明涉及一种数据包主动寻路的命名数据网络转发方法，属于路由转发技术领域。针对无线场景下命名数据网络转发时数据包回路易失效的问题，引入待转发数据表，在数据包获取回路失效时通过途径路由查询和待转发数据的聚合，包括数据包选择字段添加路由、链路失效时路由查询、依据NLSR路由协议发现邻近结点路由以及建立待转发数据表PDT，实现了数据包的主动寻路转发，相比现有数据包机械地沿兴趣包路径返回机制减少了兴趣包超时重传，提高了转发效率。

技术领域

本发明涉及一种数据包主动寻路的命名数据网络转发方法，具体是命名数据网络NDN(Named Data Networking)中一种数据包主动寻路的转发方法，属于路由转发技术领域。

背景技术

命名数据网络(NDN)作为一种最具潜力的信息中心网络架构近年来受到广泛关注。NDN依靠名字来获取内容，内容由产生其的应用直接命名且独立于网络，使得内容与网络中的位置分离，让数据本身成为网络结构的一部分，将目前网络通信对内容位置的关注转向内容本身。NDN作为面向内容的全新网络架构，天然地解决了移动性、多播、加密等问题，尤其适用于拓扑变化快、移动性强以及链路不稳定的无线网络。

NDN通信由内容请求端的消费者(Consumer)向网络发送兴趣包(InterestPacket)发起，当一个兴趣包到达内容生产者(Producer)或含有该名字内容缓存的结点，则携带该内容的一个对应数据包(Data Packet)沿兴趣包路径返回。兴趣包和数据包拥有相同的名字，每个NDN路由器通过维护三个数据结构实现转发：缓存CS(Content Store)、待转发兴趣包PIT(Pending Interest Table)、信息转发表FIB(Forwarding InformationBase)。在NDN中每个数据包都可以自认证，能被多个消费者使用，为了提高内容共享效率节省带宽，减少内容获取时延，NDN路由器将转发过的数据包内容备份到CS中直到被新的内容替换。PIT表记录了已经转发出去兴趣包名字前缀及上下游接口，在收到数据包后通过查表确定请求端下游接口完成转发。FIB表描述了不同名字前缀可用的转发接口及其优先级排序，兴趣包到达时依据名字查询可用的接口，如存在可用的接口则按接口优先级完成下一跳转发；若不存在可用的接口，则按路由协议或默认接口转发。NDN通过以上三种数据结构和转发机制，实现一个兴趣包“拉”回一个内容数据包的机制，完成基于内容的网络通信。

目前NDN网络中兴趣包没有与路由相关信息，只进行逐跳处理过程，使兴趣包以多播方式转发给可用接口带来较大网络开销，因而有必要建立高效的兴趣包转发机制和路由协议。目前NDN转发策略主要有：兴趣包向代价最小上游发送的单播最佳路由策略(BestRoute Strategy)，兴趣包向上游所有接口广播的多播策略(Multicast Strategy)、介于单播最佳路由策略和多播策略之间的NCC策略等。单播的最佳路由策略不能充分利用NDN多路传输与路径缓存的带宽资源，多播策略带来很大的网络开销，NCC作为折中方案在名字首次出现时采用多播策略来寻求最优路径，对后来的兴趣包采用单播最优路由策略。这些转发策略目的在于提供不同的兴趣包转发方案，都是相对单个结点转发而言，从接口参数度量代价来确定单跳转发时的优先级，未从整体上考虑网络拓扑结构。

路由协议区别于现有转发策略在于考虑了全局拓扑特性，依据路由协议计算出的路径来转发兴趣包，目前采用的有链路状态路由协议NLSR(Named-data Link StateRouting)。NLSR在NDN中的应用类似IP网络中域内链路状态协议，路由可以是通往一个或多个内容的生产者或CS，NLSR协议利用兴趣包和数据包交换结点间的路由信息建立拓扑关系，进而创建各结点FIB表转发接口列表，由转发策略来匹配兴趣包名字，依据路由分级、转发平面策略参数、本地规则来决定下一跳转发。