一种基于内容中心网络的数据推送方法与流程

本发明涉及网络技术领域，尤其涉及一种基于内容中心网络的数据推送方法。

背景技术：

目前，全球IP流量增长迅速，统计结果显示，在过去的5年中，全球IP流量增长了5倍。2014至2019年，IP流量仍将保持持续上升的态势，其年均复合增长率将达到23％。2014年视频类流量已占所有IP流量的64％，而预计到2019年，占比将升至80％。

内容中心网络是目前未来网络研究的热点，能够充分利用网络内节点的存储能力，实现随路缓存，就近服务，提高用户的服务体验质量。内容中心网络适应互联网应用由发送者驱动的端对端通信模式向接收者驱动的海量内容获取模式的转变，从网络体系架构层面(而非以网络中间件方式)提供对可扩展和高效内容获取的原生支持。

内容中心网络中内容的传播是由接收者的需求所驱动的，而对于一些缺乏接收者需求驱动的应用如信息发布类和内容推送类等，内容中心网络目前的机制中缺乏将数据推送到边缘节点并有效利用缓存的方式。

本发明针对内容中心网络中存在的缓存利用与内容推送问题，提供了一种适用于内容中心网络的数据推送方法。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术存在的上述不足，提供了一种适用于 内容中心网络的数据推送方法，使数据能够推送至边缘节点、有效利用网络节点缓存。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于内容中心网络的数据推送方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、节点接收的数据包，查询本地是否已缓存；

步骤2、根据分区信息表，确定数据包匹配状态；

步骤3、根据本地缓存策略，确定是否缓存；

步骤4、根据分区信息表的检索结果，确定是否转发数据包、删除分区信息表中与数据包对应的表项；

步骤5、根据配置数据扩散策略，确定是否扩散；

步骤6、根据配置数据扩散策略，设置扩散控制标志位及选择扩散转发端口，并将转发信息记录在扩散检索表中。

优选地，在步骤1中，本地已缓存节点接收的数据包，则丢弃数据包。

优选地，在步骤2中，分区信息表中没有匹配项，检测扩散标志位是否为0或超出范围M。

具体地，M最大为2，用于避免数据包产生环路。

具体地，扩散标志位不为0或未超出范围M，对接收端口进行信任检测。

具体地，当接收端口可信，返回步骤3。

具体地，信任检测，根据域内统一管理以协作各节点间相互安全认证，并周期性更新各节点认证状况。

优选地，本地缓存策略由所述节点，根据所配置信息选定。

优选地，在步骤3中，确定是缓存还包括：缓存数据，将缓存记录标志位左移一位并将最低位置1，返回步骤4。

优选地，在步骤3中，确定不缓存还包括：将缓存记录标志位左移一位并将最低位置0，返回步骤4。

优选地，在步骤4中，当分区信息表的检索结果中有匹配项，转发数据 包、删除分区信息表中与数据包对应的表项。

优选地，扩散策略具体包括：将扩散控制标志位值减1，当数据包在分区信息表中无匹配项且扩散控制标志位在范围内，根据扩散控制标志位值继续扩散；

当数据包在分区信息表中有匹配项，根据缓存记录标志位中缓存状态决定是否扩散；

具体地，扩散转发端口随机选择除数据包进入端口和分区信息表项中端口以外的端口作为数据包扩散端口。

具体地，根据缓存记录标志位中缓存状态决定是否扩散，具体包括：当本地已缓存数据包，则不扩散；当本地未缓存及根据缓存记录标志位中信息获取前几跳均未缓存，则执行扩散。

优选地，步骤6结束后，处理下一数据包。

优选地，节点为内容中心网络节点。

优选地，自定义字段的处理方法，包括以下步骤：

步骤1、利用数据包中保留字段作为推送数据的辅助标志；

步骤2、通过扩散控制标志位记录扩散跳数值；

步骤3、通过缓存记录标志位记录从数据分组的生成节点到接收数据包的节点最近N跳的缓存情况。

优选地，辅助标志位为扩散控制标志位和缓存记录标志位。

优选地，扩散跳数值为推荐数据扩散的跳数。

优选地，跳数N由缓存记录标志位所占用比特位数决定。

优选地，兴趣包的处理方法包括：根据查询本地缓存，确定兴趣包处理方式。

具体地，当本地已缓存兴趣包，则生成数据包，并向兴趣包端口发送数据包。

具体地，当本地未缓存兴趣包，则根据扩散检索表查询缓存对象的传播 扩散路径，转发兴趣包请求。

具体地，当无法定位到缓存节点，则通过内容中心网络路由机制处理兴趣包。

本发明实施例实现了一种基于内容中心网络的数据推送方法，通过在内容中心网络中各节点预先配置数据扩散策略，在内容中心网络节点接收到数据包后根据本地缓存状况，按照所配置数据扩散策略进行转发操作，实现在内容中心网络中的数据推送。本发明有效的利用了各网络节点的缓存，并将数据推送到边缘节点，提升内容中心网络服务质量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于内容中心网络的数据推送方法方法流程图；

图2为本发明实施例提供的内容中心网络的数据推送方法示意图；

图3为本发明实施例提供的兴趣包的处理方法示意图；

图4为本发明实施例提供的推送数据示意图；

图5为本发明实施例提供的获取扩散数据示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明实施例提供的一种基于内容中心网络的数据推送方法方法流程图。如图1所示，该方法包括：

S101、节点接收的数据包，查询本地是否已缓存；

具体地，当本地已缓存网络节点接收的数据包，则丢弃该数据包。

S102、根据分区信息表，确定数据包匹配状态；

具体地，查询分区信息表中是否具有匹配项，当分区信息表中没有匹配项，检测扩散标志位是否为0或超出范围M。扩散标志位不为0或未超出范围 M，对接收端口进行信任检测；扩散标志位为0或超出范围M，则丢弃该数据包。

进一步地，当接收端口可信，返回S103；当接收端口不可信，则丢弃该数据包。

进一步地，M最大为2，用于避免数据包产生环路。

S103、根据本地缓存策略，确定是否缓存；

具体地，本地缓存策略由节点本身依据所配置信息选定,包括且不限于内容中心网络本地缓存策略如：LCE(leave copy everywhere)在对象传输的沿途节点都缓存该对象；Prob(copy with probability)每个沿途节点都以概率p缓存对象,而以概率1-p不缓存对象。

进一步地，本地缓存策略确定缓存数据，将缓存记录标志位左移一位并将最低位置1，返回S104。

进一步地，本地缓存策略确定不缓存，将缓存记录标志位左移一位并将最低位置0，返回S104。

S104、根据分区信息表的检索结果，确定是否转发数据包、删除分区信息表中与数据包对应的表项；

具体地，当分区信息表的检索结果中有匹配项，转发数据包、删除分区信息表中与数据包对应的表项。

S105、根据配置数据扩散策略，确定是否扩散；

具体地，扩散策略包括，将扩散控制标志位值减1，当数据包在分区信息表中无匹配项且扩散控制标志位在范围内，根据扩散控制标志位值继续扩散；当数据包在分区信息表中有匹配项，根据缓存记录标志位中缓存状态决定是否扩散。

进一步地，扩散转发端口随机选择除数据包进入端口和分区信息表项中端口以外的端口作为数据包扩散端口。

进一步地，根据缓存记录标志位中缓存状态决定是否扩散包括，当本地 已缓存数据包，则不扩散；当本地未缓存及根据缓存记录标志位中信息获取前几跳均未缓存，则执行扩散。

S106、根据配置数据扩散策略，设置扩散控制标志位及选择扩散转发端口，并将转发信息记录在扩散检索表中。

具体地，S106结束后，处理下一数据包。

优选地，节点为内容中心网络节点。

图2为本发明实施例提供的内容中心网络的数据推送方法示意图。如图2所示，该方法包括：

S101、节点接收的数据包，查询本地是否已缓存；

具体地，内容中心网络节点接收到数据包后查询本地缓存，判断数据包是否已缓存，若未缓存则进行S102；否则，进行丢弃数据包。

S102、根据分区信息表，确定数据包匹配状态；

具体地，判断PIT表中数据包匹配状态，若PIT表中有匹配项，则进行S103；否则，检查扩散控制标志位，若为0或超出范围M(M最大取值为2，避免数据包产生环路)，丢弃该数据包，重新进入流程处理下一数据包。若扩散控制标志位不为0或未超出范围M，接收端口信任检测，若不可信则丢弃该数据包，重新进入流程处理下一数据包；若可信则则进行S103。

S103、根据本地缓存策略，确定是否缓存；

具体地，依据本地缓存策略决定是否缓存，若缓存，则缓存数据，将缓存记录标志位左移一位并将最低位置1；若不缓存，则设定缓存记录标志位，将缓存记录标志位左移一位并将最低位置0。

S104、根据分区信息表的检索结果，确定是否转发数据包、删除分区信息表中与数据包对应的表项；

具体地，依据S102中PIT表检索结果，若有匹配项则转发数据包并删除PIT中相应表项。

S105、根据配置数据扩散策略，确定是否扩散；

具体地，若扩散，则进行S106，若不扩散，丢弃该数据包，重新进入流程处理下一数据包。

扩散策略为，将扩散控制标志位值减一，若该数据包在PIT表中无匹配项且扩散控制标志位在范围内，则依据扩散控制标志位值继续扩散；若该数据包在PIT表中有匹配项，则依据缓存记录标志位中缓存状态决定是否扩散。具体为若本地已缓存，则不扩散。若本地未缓存且依据缓存记录标志位中信息获取前几跳均未缓存，则执行扩散，扩散跳数值由预设的扩散策略决定；扩散转发端口选择数据包进入端口和PIT表项中端口以外的端口进行数据包扩散端口。

S106、根据配置数据扩散策略，设置扩散控制标志位及选择扩散转发端口，并将转发信息记录在扩散检索表中。

具体地，根据所配置数据扩散策略设定扩散控制标志位及选择扩散转发端口，并将转发信息记录于扩散检索表中，转发数据包，重新进入流程处理下一数据包。

在一个例子中，采用图2所示扩散流程，缓存记录标志位占用8比特，即最多可记录最近8跳的缓存状况。其中，采用的扩散跳数设置策略为：若该数据包在PIT表中有匹配项，则依据缓存记录标志位中缓存状态决定是否扩散。具体为若本地已缓存，则不扩散。若本地未缓存且依据缓存记录标志位中信息获取前几跳均未缓存，则执行扩散，若前一跳未缓存则设定扩散控制标志位为1，若前二跳或以上未缓存，则设定扩散控制标志位为2。

图3为本发明实施例提供的兴趣包的处理方法示意图。如图3所示，该方法包括：

S201、节点接收的兴趣包，查询本地是否已缓存；

具体地，节点接收的数据包，并查询本地缓存，若查询成功，则生成数据包并向兴趣包端口发送数据包；

S202、根据扩散检索表，确定数据包扩散路径，转发兴趣包请求；

具体地，若本地缓存查询失败，则根据扩散检索表查询缓存对象的可能传播扩散路径，转发兴趣包请求。

进一步地，扩散路径的选择还可以根据PIT表、FIB表等。

S203、当无法定位到缓存节点，通过内容中心网络路由机制处理兴趣包。

具体地，若无法定位到缓存节点，则通过传统的内容中心网络路由机制处理兴趣包，例如：丢弃兴趣包等。

图4为本发明实施例提供的推送数据示意图。如图4所示，节点A为内容消费者，节点F为内容提供商。节点A发出兴趣包，兴趣包沿路径A-B-C-D-E-F传播。节点F产生内容，将扩散控制标志位置0，缓存记录标志位为00000001。当节点E接受到数据包，假定E不能缓存数据，根据缓存扩散策略，由于上一跳已缓存数据，则E不扩散数据。E将数据包缓存记录标志位设为00000010并发送给D。

当D接收到数据包，假定D不能缓存数据包。根据缓存扩散策略，由于前一跳未缓存，则将扩散控制标志位置1，缓存记录标志位为00000100，并将数据包扩散给G与H，并依照PIT表信息将数据包发送给C。各节点接收到数据包后依据各自状态决定是否缓存数据，假定节点H缓存数据而节点G未缓存数据。同时节点H与G根据缓存扩散策略，未在PIT中检索到匹配项并且扩散控制标志位减一后为零，即不再扩散。

节点C接收到数据包，假定其不能缓存数据包，根据缓存扩散策略，将扩散控制标志位置2并将缓存记录标志位设为00001000。将数据包扩散给I，并依照PIT表信息将数据包发送给B。

节点I接收到数据包并缓存，将扩散控制标志位置1并将缓存记录标志位设为00010001。根据缓存扩散策略将数据包扩散至H、J、L。节点H检查已缓存该数据包，直接丢弃。节点J接收数据包并存储，且依缓存策略不再扩散。节点L未缓存，同样不再扩散数据包。

节点B接收到数据包，假定其缓存了数据包，则依缓存策略不再扩散， 将缓存记录标志位设为00010001，并按照PIT表信息将数据包发送给内容消费者节点A。

图5为本发明实施例提供的获取扩散数据示意图。如图5所示，节点A请求并获取数据后，数据已扩散缓存至节点H、I、J、B，且缓存扩散信息已记录于扩散检索表中。若K请求相同的数据包，则兴趣包发送至C后，C按照图3所示兴趣包的处理方法，依据扩散检索表将兴趣包转发至I并最终获取数据。相比从数据提供商获取数据，这一过程有效减少了数据传播跳数并降低了响应时间。

本发明一种基于内容中心网络的数据推送方法，其自定义字段利用数据包中保留字段作为推送数据的辅助标志，采用比特移位操作记录从数据分组的生成节点到接收数据包的节点最近N跳的缓存情况；推送数据方法，通过在内容中心网络中各节点预先配置数据扩散策略，在内容中心网络节点接收到数据包后依据本地缓存状况及辅助标志位信息，按照所配置数据扩散策略进行转发操作，实现在内容中心网络中的数据推送；兴趣包处理方法，扩展了现有内容中心网络的转发流程。本发明可以利用内容中心网络报文字段实现数据协同缓存，更高效利用缓存，提升内容中心网络服务质量。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、 寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。