[发明专利]一种新型待定兴趣表的自维护方法及路由转发方法

说明书

本发明公开了一种新型待定兴趣表的自维护方法及路由转发方法。本发明针对待定兴趣表快速处理及高效转发的设计需求，通过对PIT的结构进行改进，提出了一种新型待定兴趣表结构，并进一步提出“前缀价值”这一概念，利用热表记录下进入PIT中价值较高的前缀，并且在兴趣包进入以及数据包返回的时候使含有这些前缀的信息能够被优先的查询及处理，进而节省了总体的处理时间，保证了整个NDN路由器的高效运转，具有检索速度快、包往返时延小、丢包率低等优点，可以在较大程度上提高待定兴趣表的转发效率。

技术领域

本发明涉及待定兴趣表匹配技术领域，特别是涉及一种新型待定兴趣表的自维护方法及路由转发方法。

背景技术

为了实现待定兴趣表(Pending InterestTable，PIT)的快速匹配，目前研究人员提出了一些行之有效的方法，这些方法主要分为两类：

第一类是通过对PIT的查找、替换、删除等策略进行优化以提升PIT性能。Wang等人首次提出了名称组件编码(Name Component Encoding，NCE)的概念，借此思想以缩小PIT的大小和满足访问频率的要求。这种机制可以减少组件编码的数量和每个组件的编码长度，但不会降低最长名称前缀匹配的正确性。名称组件编码机制将编码过程与最长前缀匹配分开，使得可以使用并行处理技术来加速名称查找。此外，此方法将名称查找时间限制为组件编码过程与最长编码名称前缀匹配之间的最大时间的上限。Dai等人在此基础上提出了名称前缀树(Name Prefix Trie,NPT)的思想，进一步提升了PIT的存储和操作性能。但这种方法需要一定的时间去进行编码及匹配树的构建，因此更适应于大规模NDN(NamedDataNetworking，命名数据网络)，对于一些较小规模NDN网络可能因为额外编码时间的增加而不能起到明显的加速查找效果。

黄慧群等人提出了一种即时触发的PIT表项老化方法，只需付出很少存储空间即可实现极高精度的PIT表项超时判断。刘栋等人对命名数据网络中兴趣包和数据包一对一的数据交互方式进行了改变，实现了发送一条兴趣包即可返回多个数据包的方法，由此提高了路由转发的效率。Alubady等人对每个进入PIT的兴趣包进行了超时时间的动态改变，防止无法被响应的兴趣包在PIT中占用多余空间的现象。这类方法虽然对PIT实现了某一方面上的策略优化，但没有对PIT进行根源性的性能提升，具有一定的局限性，无法完全适应所有的NDN网络环境。

第二类是通过更改PIT结构以实现PIT性能优化。Li等人使用布鲁姆过滤器(BloomFilter，BF)对PIT进行了空间上的压缩，进而提升了PIT的查找性能。Li等人和You等人在布鲁姆过滤器(BF)的基础上，分别提出了MaPIT与DiPIT的概念。前者通过MBF(MappingBloomFilter，定位型布鲁姆过滤器)有效降低了片内存储消耗，而后者通过为不同接口建立不同的PIT来提升转发效率。但MaPIT涉及的算法虽然令PIT的处理速度有了一定的提升，但也需要更多的额外存储空间，而且DiPIT结构在进行信息检索时不得不查找每一个布鲁姆过滤器(BF)来获取接口，这样将增加额外的检索时间，且由于布鲁姆过滤器的自身缺陷，这种方法会增加不可避免的检索误差。

Varvello等人将PIT与哈希检索联系起来，借此来提高查找速度及降低存储消耗；许亚平等人在此基础上提出了一种基于改进型MBF的命名数据网PIT存储结构，该结构采用一个哈希函数实现多次哈希映射以提高检索速度，并利用Bitmap(位图)实现元素内存单元的地址偏移量的动态分配，但哈希表作为静态存储，可能会造成存储空间的浪费，哈希冲突也会影响查找的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型待定兴趣表的自维护方法及路由转发方法，以解决现有的待定兴趣表匹配查找方法检索时间长、检索误差大、造成存储空间浪费且无法适应所有的NDN网络环境的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：