[发明专利]基于复杂网络交汇点的自适应缓存策略方法

说明书

本发明涉及基于复杂网络交汇点的自适应缓存策略，属于内容中心网络领域。本发明分析了内容中心网络((Information Centric Networking，ICN))中缓存内容的放置问题，根据用户请求内容的流行度不同，本发明将用户请求内容的流行度分为整体流行度和局部流行度。并根据流行度的种类不同，提出了在复杂网络中以路径交汇点为主、边缘节点为辅的缓存放置方法。本发明针对不同的拓扑进行了大规模的仿真，仿真结果表明与传统的主流方法相比，本发明的方法能够明显提高网络中的整体缓存命中率、降低时延、降低链路负载以及提高用户体验。

技术领域

本发明涉及基于复杂网络交汇点的自适应缓存策略方法，属于内容中心网络领域。

背景技术

内容中心网络(ICN)是一种新的互联网架构，有可能处理当前IP网络固有缺陷的问题，并有望满足未来的要求，以提高互联网的质量。ICN是将信息对象作为构建网络的基础，分离信息的位置信息与内容识别，通过内容名字而不是主机IP地址获取数据。利用网络内置缓存提高传输效率，而不关心数据存储位置。通过发布/订阅模式请求数据，使供给者和消费者在空间、时间上解耦合。这种新的网络架构专注于信息对象、信息属性和用户兴趣，采用“信息共享通信模型”，从而实现高效、可靠的信息分发。

ICN架构中，用户通过发送兴趣分组请求自己需要的内容。当网络中的节点收到兴趣分组时，将根据内容的名称进行匹配查询。若发现与兴趣分组匹配的内容，则沿着该兴趣分组的反向传播路径返回相应的内容数据分组。同时，ICN采用泛在化的网络内置缓存，在返回内容数据分组的沿途转发路径上对应答内容进行缓存，使得网络作为内容传输体的同时也成为了内容的存储体。内置缓存机制使得内容副本可以缓存在距离请求用户更近的中间节点上，为未来潜在的用户请求提供就近响应的机会，从而大大减小了内容获取的延迟和带宽需求，并减轻了内容原始服务器的访问压力。因此，针对内置缓存机制的研究一直是ICN领域关注的热点之一。

在本发明提出之前，ICN缓存放置领域，有LCE、LCD、ProCache、CL4M等等，用这些方法进行缓存放置的缺点有：

(1)不能充分考虑内容的流行度，缓存了一些流行度较低的内容，导致缓存命中率下降。

(2)没有综合内容放置的位置，导致过多相同的内容被缓存在网络中，导致内容冗余度过高，从而影响缓存命中率、用户体验等。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，研制基于复杂网络交汇点的自适应缓存策略，即基于复杂网络交汇点的自适应缓存策略方法。本发明的方法能够明显提高网络中的整体缓存命中率、降低时延、降低链路负载以及提高用户体验。

本发明的技术方案如下：

基于复杂网络交汇点的自适应缓存策略方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)对ICN网络中的原有的路由器内的数据结构进行改造；

(2)获取用户的每个周期的历史请求记录以及当前周期的请求记录；

(3)根据用户的历史请求记录计算内容的整体流行度，以及当前周期的请求记录计算局部流行度；

(4)改造兴趣包和数据包的数据结构；

(5)计算数据包的缓存位置，根据计算出的位置，将数据包进行缓存；

进一步的，所述步骤(1)对ICN中路由器内原有的数据结构进行改造，本发明在ICN路由器中添加2种类型的数据结构用于数据收集：

(1)边缘流行度统计表