用于在高速缓冲存储器中对命名数据网络对象排序的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体上涉及命名数据网络（NDN)。更确切地说，本发明涉及在高速缓冲存储 器中对内容对象进行排序。
【背景技术】
[0002] 移动计算和蜂窝式网络的扩增使得数字内容比以往任何时候都更具有移动性。人 们可以使用他们的智能电话来生成内容，消耗内容或甚至提供对生成或消耗内容的其它计 算装置的互联网访问。时常，装置的网络位置可以随着个人将此装置带到新物理位置而改 变。当装置的新网络位置未知时，这可以使得难以在传统的计算机网络（例如，互联网）下 与此装置通信。
[0003] 为了解决此问题，信息中心网络（ICN)架构已经被设计为促进基于其名称访问数 字内容，而无论内容的物理或网络位置如何。命名数据网络（NDN)是以信息为中心的网络 (ICN)的一个实例。不同于传统的网络，例如，其中包基于用于端点的地址转发的互联网协 议（IP)网络，NDN架构将可路由的名称（例如，地址）分配到内容本身，使得可以从代管内 容的任何装置中检索内容。
[0004] 典型的NDN架构转发两种类型的包：兴趣和内容对象。兴趣包含用于一条命名数 据的名称，并且充当用于所述一条命名数据的请求。另一方面，内容对象通常包含有效负 载，并且仅沿着已经被具有匹配名称的兴趣横越的网络路径转发，并且在通过兴趣包获取 的相反方向上横越此路径。典型的NDN架构仅作为到兴趣包的响应发送内容对象；内容对 象不是未经请求的发送的。
[0005] NDN架构可以通过允许发布者签署内容来确保内容真实性，这允许消费者验证内 容签名。然而，典型的NDN路由器并不在内容对象上执行内容签名验证以避免招致额外的 网络时延。一些NDN路由器还维持高速缓冲存储内容的内容存储区以将往返延迟降到最 小，方法是在任何可能的时候返回高速缓冲存储的内容对象。然而，路由器中高速缓冲存储 的内容打开门以用于拒绝服务（DoS)攻击。
[0006] -个此类DoS攻击涉及内容中毒，其中对手注入虚假内容到路由器的高速缓冲存 储器中以用阻断相同名称的合法内容的访问的虚假内容充溢NDN网络。虽然消费者可以通 过执行签名验证来检测虚假内容，但是典型的NDN架构并不搜索虚假内容以从高速缓冲存 储器中移除。
[0007] 客户端可以通过推行自身证明内容名称的使用来避免变成内容中毒攻击的受害 者。客户端可以发布通过包含其杂凑的其全称指代内容的兴趣。然而，这仅在客户端提前 知晓内容的杂凑值时是可能的。客户端可能不能够强制执行自身证明名称的使用以用于可 以频繁地改变的动态生成的内容（例如，每分钟更新的网页），这是因为其内容中的任何变 化导致了用于内容的新的杂凑。
【发明内容】
[0008] 一个实施例提供一种路由器，所述路由器可以选择内容对象以进行排序并且分析 所述内容对象的历史使用信息以确定接收用于内容对象的一组排除。内容对象可包含存储 于本地高速缓冲存储器或内容存储区中的高速缓冲存储的内容对象。路由器随后基于用于 内容对象的排除的组和一个或多个预定排除模式计算用于内容对象的排序值，并且存储与 内容对象相关联的排序值。
[0009] 在一些实施例中，路由器属于命名数据网络（NDN)，所述命名数据网络是信息中心 网络（ICN)的一个实例。在ICN (和NDN)中，每一条内容分别地得到命名，并且每一条数据 绑定到区分所述数据与任何其它条数据的唯一名称，例如，相同数据的其它版本或来自其 它来源的数据。此唯一名称允许网络装置通过散播指示所述唯一名称的请求或兴趣来请求 数据，并且所述网络装置可独立于数据的存储位置、网络位置、应用程序和运送手段而获得 数据。以下术语描述CCN架构的元素：
[0010] 内容对象:单条侖名数据,其绑定到唯一名称。内容对象是"持久性的"，这意味着 内容对象可以在计算装置内来回移动，或跨越不同计算装置移动，但是并不发生变化。如果 内容对象的任何组分发生改变，那么造成所述改变的实体创建包含更新过的内容的新内容 对象，并且将所述新内容对象绑定到新的唯一名称。
[0011] 独特名称:NDN中的名称通常是独立于位置的并且唯一地识别内容对象。数据转 发装置可以使用名称或名称前缀来朝向生成或存储内容对象的网络节点转发数据包，而无 论所述内容对象的网络地址或物理位置如何。在一些实施例中，名称可以是阶层结构式可 变长度标识符（HSVLI)。HSVLI可以划分成若干阶层组分，所述组分可以不同方式构造。举 例来说，个体名称组分parc、home、ndn及test, txt可以左向前缀为主方式（left-oriented prefix-major fashion)结构化以形成名称"/parc/home/ndn/test.txt"。因此，名称"/ parc/home/ndn" 可为"/parc/home/ndn/test. txt" 的"亲代（parent) " 或"前缀"。额外组 分可以用于区分内容项目的不同版本，例如，协作文档。
[0012] 在一些实施例中，名称可包含标识符，例如从内容对象的数据（例如，校验和值） 和/或从内容对象的名称的元素导出的杂凑值。基于杂凑的名称的描述在由发明人伊格 纳西奥?索利斯（Ignacio Solis)在2013年3月20日提交的第13/847, 814号美国专利 申请案（标题为"用于基于名称的包转发的有序元素命名（ORDERED-ELEMENT NAMING FOR NAME-BASED PACKET FORWARDING)"）中描述，所述申请案特此通过引用并入本文中。名称 还可以是扁平标签。下文中，"名称"用于指名称数据网络中的一条数据的任何名称，例如阶 层名称或名称前缀、平面名称、固定长度名称、任意长度名称或标记（例如，多协议标记交 换（MPLS)标记）。
[0013] 豈趣:包，其指示对于一条数据的请求，并且包含所述条数据的名称（或名称前 缀）。数据消费者可跨越信息中心网络散播请求或兴趣，NDN路由器可朝向存储装置（例 如，缓存服务器）或可以提供所请求数据以满足所述请求或兴趣的数据产生者传播所述请 求或兴趣。
[0014] 在一些实施例中，NDN或ICN系统可包含内容中心网络（CCN)架构。然而，本文中 所揭示的方法也同样适用于其它ICN架构。CCN架构的描述在（由发明人范· L ·雅各布 森（Van L. Jacobson)和黛安娜·Κ ·斯梅特斯（Diana K. Smetters)在 2008 年 12 月 18 日 提交的标题为"控制内容中心网络中的兴趣和内容的传播（CONTROLLING THE SPREAD OF INTERESTS AND CONTENT IN A CONTENT CENTRIC NETWORK)"）的第 12/338, 175 号美国专 利申请案中描述，所述申请案特此通过引用并入本文中。
[0015] 在一些实施例中，路由器选择内容对象以响应于在高速缓冲存储器中存储内容对 象、接收其名称匹配内容对象的名称或名称前缀的兴趣或接收包含内容对象的例外的兴趣 进行排序。
[0016] 在一些实施例中，路由器接收其名称与多个高速缓冲存储的内容对象相关联的兴 趣，并且从多个高速缓冲存储的内容对象中选择具有最高排序值的高速缓冲存储的内容对 象。所述路由器随后返回选定的高速缓冲存储的内容对象以满足所述兴趣。
[0017] 在一些实施例中，路由器可以确定内容对象是新的内容对象，并且将最大排序值 分配到内容对象。路由器可以确定内容对象是新的内容对象，例如，通过确定内容对象尚未 返回以满足兴趣，和/或确定排除尚未接收用于内容对象。
[0018] 在一些实施例中，路由器从一组预定排除模式中选择一个或多个排除模式以用于 排序内容对象。预定排除模式的组可包含排除速率模式、时间分配模式和/或排除-接口 模式。排除速率模式基于内容对象接收排除的速率对内容对象进行排序。时间分配模式基 于自内容对象接收排除经过的时间对内容对象进行排序。排除-接口模式基于内容对象从 中接收排除的本地接口的一部分对内容对象进行排序。
[0019] 在一些实施例中，在计算排序值的同时，路由器基于用于内容对象的排除的组计 算用于每个排除模式的因数。路由器随后基于用于每个排除模式的个体因数计算总体因数 F，并且使用总体因数F计算排序值。
[0020] 在这些实施例的一些变化形式中，在计算排序值的同时，路由器计算：
[_](剛⑴
[0022] 此处，rn|HW指定用于内容对象的排序值，并且t指定内容对象在高速缓冲存储器 中的年龄。
【附图说明】
[0023] 图1说明根据一个实施例促进选择最高排序的高速缓冲存储的内容对象以满足 兴趣的示例性网络环境。