[发明专利]一种基于NDN和SDN的数据检索与推送方法

说明书

本发明公开的一种基于NDN和SDN的数据检索与推送方法，属于计算机网络技术领域。该方法将原分布式的NDN架构与SDN架构融合，引入了中心控制器，通过中心控制器及源路由技术，以全局视角实现了基于推的数据包发送，去除了PIT、FIB表，彻底解放了路由器的性能，降低了网络中的流量，大幅缩小了路由器的处理时延；路由器及时将CS变化的内容通告到中心控制器，中心控制器选择距离消费者代价最低的路由节点，灵活、有效的分发内容通告，让CS得到最大程度的利用，降低数据获取时延。本发明可应用于信息检索领域等中，解决传统NDN架构“在FIB中匹配查找处理时延过长”、“内容通告无法灵活、有效的分发”的技术缺陷。

技术领域

本发明涉及一种基于命名数据网络(Named Data Networking，NDN)和软件定义网络(Software-Defined Networking，SDN)的数据检索与推送方法，属于计算机网络技术领域。

背景技术

命名数据网络(Named Data Networking，NDN)以数据内容为中心，不同于现有的TCP/IP网络基于IP地址的寻址方式，NDN设置内容名称为寻址方式，基于内容名称建立路由表进行通信，解耦了数据内容与位置的关系。相比以服务器为中心的通信模式，NDN架构中，数据内容与位置无关，因此非常适合被用作数据检索。

NDN网络的传输机制是通过用户发送兴趣包驱动内容生产者回复数据包的方式进行数据通信，且兴趣包和数据包中都含有一个内容名称来标识用户需要获取的数据内容。NDN的路由器需要维护3个表：内容存储CS(Content Store)、待定兴趣表PIT(PendingInterest Table)和转发信息表FIB(Forwarding Information Base)。当路由器转发来自用户的兴趣包时，首先在CS中查找是否有与当前兴趣包携带的数据名称相匹配的内容，如果有，则直接将匹配的数据包返回给发起请求的节点；如果没有，路由器会在PIT中记录下本次请求数据名称对应的兴趣包的流入接口(下游接口)，同时路由器在FIB表中查找与当前名称匹配的记录，以确定转发接口(上游接口)。当某个节点拥有与名称匹配的数据包时，会根据PIT记录的流入接口(下游接口)信息将这个数据包原路返回。

目前NDN架构在数据检索方面存在以下不足之处：

(1)在路由转发方面，由于NDN网络是以内容名称为唯一寻址方式，而内容名称在名称空间中是唯一且分层的，内容名称比IP地址复杂的多，可能由成十上百甚至成百上千个字符组成，比IPv4/IPv6地址长的多；另外NDN名称表可能比当今的IP转发表大好几个数量级。这就要求路由器在FIB中的查找匹配需要占用大量资源，从而使得处理时延大幅上升；

(2)在现有NDN路由协议命名数据链路状态路由协议NLSR(Named Data LinkState Routing Protocol)作用下，路由器仅会发送本地生产者静态配置或动态注册的名称前缀。这意味着当一个内容被路由器CS缓存存储时，并不会发送通告更新FIB，这会导致消费者请求该内容时，因缺少这个被缓存内容的路由信息而仍然路由到生产者处去取，导致传输开销增大；

上述不足的根源是目前NDN的网络架构是分布式的，通常路由器的计算能力较为低下，处理查找FIB如此复杂的计算任务时效率较低，速度慢；整个网络缺乏全局视角，在节点CS内容更新时，并不会通告其他节点，使得整个网络僵硬、呆板、不够灵活。

发明内容

本发明的目的是针对传统NDN架构存在“在FIB中匹配查找处理时延过长”、“内容通告无法灵活、有效的分发”的技术缺陷，提出了一种基于NDN-SDN融合架构的灵活数据检索方法，用于信息检索领域，解决传统NDN架构存在的上述问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：