一种基于sdn技术和ccn框架的网络层的内容路由系统及其工作方式的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于SDN技术和CCN框架的网络层的内容路由系及其工作方式，其特征是包括：一个POF控制器和n个内容路由器；POF控制器包括：链路发现模块和拓扑管理模块；内容路由器为运行POFSwitch转发进程和POF?CCN路由进程的服务器。本发明在系统网络层去除内容名与其位置的硬耦合关系，从而能依据内容名直接路由到内容源，实现网络层的内容获取功能。
【专利说明】
-种基于SDN技术和CCN框架的网络层的内容路由系统及其工 作方式
技术领域
[0001 ]本发明属于未来网络技术领域，具体的说是一种融合SDN(软件定义网络）和CCN (内容中屯、网络)的网络层的内容路由系统及其工作方式。
【背景技术】
[0002] 伴随着经济、科技快速发展，互联网技术在近几十年发生着日新月异的变化，其中 一个主要表现是互联网流量在类型和规模上呈现出爆炸式的增长，WIP协议为核屯、的传统 互联网逐渐暴露出在应对高效传输多媒体内容时的种种弊端，而未来网络就是一类为解决 传统互联网的在内容分发和传输上的不足而提出的理论，当前未来网络主要有两种体系架 构设想，一种是信息中屯、网络（Information-Cen化ic化tworking, ICN)，是对多类网络架 构的统称，设想W内容名字代替IP成为网络运行的核屯、；另一种是软件定义网络 (Software-Defined Networking，SDN)，提倡在硬件方面将底层网络设备的功能尽量做到 简单标准化，把复杂的功能在控制平面上用软件定义的方式来实现。
[0003] ICN中最具代表性的网络架构是施乐帕克研究中屯、（PARC)提出的内容中屯、网络 (Content-Centric化tworking，CCN)，其核屯、是通过内容名字而不是主机IP地址进行路由 W获取内容，主要新颖的设计理念体现在对同一内容的多源请求可W在节点中被PIT表聚 合、内容的数据响应可在全网缓存空间中基于一定的策略被缓存并记录在CS表中，并提供 内容响应服务。然而由于现有底层网络设备不支持直接的内容路由，ICN/CCN网络实现和应 用方面的研究成果较少。与ICN/CCN相比，SDN的发展则更顺利一些，当前除了多个高等院校 还有多家企业如Google、思科、VMWare、华为等加入SDN研究中，Google已经成功使用SDN技 术提高了数据中屯、的性能。
[0004] 但是由于当前网络设备只支持IP协议，限制未来网络发展的瓶颈，由华为提出的 协议无感知转发(Pr〇toco；L-Oblivious F'orwardingJOF)技术突破了运个瓶颈。P0F网络设 备可W支持上层的任意自定义协议，特别是可W支持网络层的非IP协议。运一重要特性不 仅解决了未来网络的瓶颈问题，也使SDN与CCN架构的融合成为了可能。SDN的集中控制能力 可W弥补CCN在管控全局方面的不足，CCN的分布式路由则可W弥补SDN在可靠性和扩展性 方面的不足。
[0005] 已有一些SDN与CCN融合的研究，如J S化等提出基于openflow实现的c-flow系统， W及Hyunwoo L等提出的ICN-0MF系统，但思路基本都是在控制器上集中规划内容路由的路 径，控制器需要预先知道所有内容的具体位置，因此并不是真正的内容路由，而且存在单点 失效和性能瓶颈问题。
【发明内容】
[0006] 本发明为克服现有技术存在的不足之处，提供出一种基于SDN技术和CCN框架的网 络层的内容路由系统及其工作方式，W期能在系统网络层去除内容名与其位置的硬禪合关 系，从而能依据内容名直接路由到内容源，实现网络层的内容获取功能。
[0007] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
[0008] 本发明一种基于SDN技术和CCN框架的网络层的内容路由系统，是用于为m个用户 提供内容发布、内容请求和内容响应服务，其特点是，所述内容路由系统包括:一个P0F控制 器和η个内容路由器;所述η个内容路由器依据约束规则1连接成树状拓扑结构，并通过W太 网进行通信;所述m个用户分别连接相应的内容路由器；
[0009] 定义所述η个内容路由器中任意第i个内容路由器为第i个发送者，与第i个发送者 相连的其他内容路由器作为第i个发送者的接收者;所述η个内容路由器分别与P0F控制器 的TCP6633端口连接，并通过P0F协议进行通信；
[0010]所述P0F控制器包括:链路发现模块和拓扑管理模块；
[0011]所述内容路由器为运行POFSwi t ch转发进程和P0F-CCN路由进程的服务器;所述 P0F-CCN路由进程包含CS缓存表、P 口请求记录表、FIB路由表；
[001 ^ 所述P0F控制器利用TCP6633端口监听所述η个内容路由器；
[0013] 所述η个内容路由器分别启动自身的POFSwitch转发进程和P0F-CCN路由进程；启 动POFSwitch转发进程同时依据约束规则2指定当前内容路由器节点标识；
[0014] 所述P0F控制器分别向所述η个内容路由器下发流表，并利用链路发现模块向所述 η个内容路由器下发LLDP链路发现消息；
[0015] 所述η个内容路由器根据所接收的流表生成自身POFSwitch转发进程的流表；
[0016] 所述第i个发送者根据自身第i个流表将所接收的化DP链路发现消息中添加自身 节点表示和发送端口，形成修改后的LLDP链路发现消息后，根据自身第i个流表通过发送端 口发送给与相应的接收者；
[0017] 所述相应的接收者分别在所接收到的修改后的化DP链路发现消息中添加自身节 点标识和接收端口，形成各自再次修改后的LLDP链路发现消息并上传至所述P0F控制器；
[0018] 所述P0F控制器根据所接收到的再次修改后的LLDP链路发现消息获取发送者和接 收者的节点标识、发送端口和接收端口；从而得到第i个发送者与其相应接收者之间的链路 ?目息；
[0019] 所述拓扑管理模块根据η个内容路由器的节点标识和链路信息计算得到η个内容 路由器各自的FIB路由表，并分别下发给所述η个内容路由器的P0F-CCN路由进程;从而完成 所述内容路由系统的初始化；
[0020] 任意第j个用户通过自身相连的内容路由器的接入端口向所述内容路由系统提出 内容发布，相应第j个用户的内容路由器判断自身是否为所发布内容的后继节点；若是，贝U 将所发布内容存储在相应第j个用户内容路由器的本地缓存中，并在所述CS缓存表中添加 相应记录;若不是，则根据第j个用户内容路由器的FIB路由表对所发布内容进行转发；
[0021] 任意第j个用户通过自身相连的内容路由器的接入端口向所述内容路由系统提出 内容请求，相应第j个用户的内容路由器查询所述CS缓存表是否存在所请求内容的表项;若 存在，则从所述本地缓存中取出相应的内容并返回给第j个用户;若不存在，则在PIT请求记 录表中查询是否存在所请求内容的表项，若存在，则将第j个用户的接入端口添加到PIT请 求记录表的相应表项中，用于合并内容请求;若不存在，则根据FIB路由表对所请求内容进 行转发，并在PIT请求记录表中新建相应的表项；
[0022] 任意第i个内容路由器向所述内容路由系统提出内容响应，第i个内容路由器查询 所述CS缓存表是否存在所响应内容的表项;若存在，则忽略所提出的内容响应;若不存在， 则在PIT请求记录表中查询是否存在所响应内容的表项，若存在，则根据所述PIT请求记录 表中相应表项对所响应内容进行转发，否则忽略所提出的内容响应，1《i《η; 1《j《m。
[0023] 本发明一种基于SDN技术和CCN框架的网络层的内容路由系统的工作方式的特点 是:所述内容路由系统包括:一个P0F控制器和η个内容路由器;所述η个内容路由器依据约 束规则1连接成树状拓扑结构，并通过W太网进行通信;所述η个内容路由器中分别包含CS 缓存表、PIT请求记录表、FIB路由表;m个用户分别连接相应的内容路由器并向所述内容路 由系统发布内容、请求内容和响应内容；
[0024] 定义所述η个内容路由器中任意第i个内容路由器为第i个发送者，与第i个发送者 相连的其他内容路由器作为第i个发送者的接收者;所述η个内容路由器分别与P0F控制器 的TCP6633端口连接，并通过P0F协议进行通信；
[0025] 所述工作方式是按如下步骤进行：
[00%] 步骤1、所述P0F控制器利用TCP6633端口监听所述η个内容路由器；
[0027] 步骤2、所述η个内容路由器分别启动自身的POFSwi tch转发进程和P0F-CCN路由进 程;启动POFSwitch转发进程同时依据约束规则2指定当前内容路由器节点标识；
[0028] 步骤3、所述P0F控制器分别向所述η个内容路由器下发流表，并利用链路发现模块 向所述η个内容路由器下发LLDP链路发现消息；
[0029] 步骤4、所述η个内容路由器根据所接收的流表生成自身POFSwitch转发进程的流 表；
[0030] 步骤5、所述第i个发送者在所接收的化DP链路发现消息中添加自身节点表示和发 送端口，形成修改后的LLDP链路发现消息后，根据自身第i个流表通过发送端口发送给与相 应的接收者；
[0031] 步骤6、所述相应的接收者分别在所接收到的修改后的化DP链路发现消息中添加 自身节点标识和接收端口，形成各自再次修改后的化DP链路发现消息并上传至所述P0F控 制器；
[0032] 步骤7、所述P0F控制器根据所接收到的再次修改后的LLDP链路发现消息获取发送 者和接收者的节点标识、发送端口和接收端口；从而得到第i个发送者与其相应接收者之间 的链路信息；
[0033] 步骤8、所述拓扑管理模块根据η个内容路由器的节点标识和链路信息计算得到η 个内容路由器各自的FIB路由表，并分别下发给所述η个内容路由器的P0F-CCN路由进程;从 而完成所述内容路由系统的初始化；
[0034] 步骤9、当第j个用户通过自身相连的内容路由器的接入端口向所述内容路由系统 提出内容发布时；
[0035] 步骤10、相应第j个用户的内容路由器判断自身是否为所发布内容的后继节点;若 是，则将所发布内容存储在相应第j个用户内容路由器的本地缓存中，并在所述CS缓存表中 添加相应记录;若不是，则根据第j个用户内容路由器的FIB路由表对所发布内容进行转发；
[0036] 步骤11、当第j个用户通过自身相连的内容路由器的接入端口向所述内容路由系 统提出内容请求时；
[0037]步骤12、相应第j个用户的内容路由器查询所述CS缓存表是否存在所请求内容的 表项;若存在，则从所述本地缓存中取出相应的内容并返回给第j个用户;若不存在，则执行 步骤13;
[003引步骤13、相应第j个用户的内容路由器在PIT请求记录表中查询是否存在所请求内 容的表项，若存在，则将第j个用户的接入端口添加到PIT请求记录表的相应表项中，用于合 并内容请求;若不存在，则根据FIB路由表对所请求内容进行转发至所请求内容的后继节 点，并在PIT请求记录表中新建相应的表项；
[0039] 步骤14、当任意第i个内容路由器向所述内容路由系统提出内容响应时，第i个内 容路由器查询所述CS缓存表是否存在所响应内容的表项;若存在，则忽略所提出的内容响 应;若不存在，则执行步骤15;
[0040] 步骤15、则第i个内容路由器在PIT请求记录表中查询是否存在所响应内容的表 项，若存在，则根据所述PIT请求记录表中相应表项对所响应内容进行转发，否则忽略所提 出的内容响应，
[0041] 本发明所述的工作方式的特点也在于，定义η个内容路由器组成的树状拓扑结构， 总共具有k层，2《k《n;任意第i个内容路由器有第i个节点标识；
[0042] 所述约束规则1为：
[0043] 所述树状拓扑具有1个网络层、k-2个中间层和1个叶节点层，网络层中的内容路由 器构成连同图，中间层的内容路由器有且仅有一个位于网络层的父节点、且有相同父节点 的内容路由器构成连通图，叶节点层的内容路由器有且仅有一个位于中间层的父节点、但 互不连接；
[0044] 所述约束规则2为：
[0045] 第i个节点标识根据树状拓扑结构的层数被划分成多段，其中第1段表示网络层标 识、第k段表示叶节点层标识、其余表示中间层标识；网络层任意节点有互不相同的网络层 标识、全零的中间层标识、全零的叶节点层标识；中间层任意节点有自身父节点一致的网络 层标识、与自身任意兄弟节点互补相同的中间层标识、全零的叶节点层标识;叶节点任意节 点有与自身父节点一致的网络层标识、与自身父节点一致的中间层标识、与自身任意兄弟 节点互不相同的叶节点标识。
[0046] 与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
[0047] 1、本发明系统包括了基于Floodlight开发的P0F控制器和基于P0F软交换机开发 的内容路由器，利用P0F控制器的集中管控能力和内容节点的分布式路由能力，使得内容路 由器具备CCN框架提出的流处理和缓存功能，在系统网络层实现内容名与其位置不再具有 硬禪合关系、可依据内容名直接路由到内容源从而获取内容，其意义在于本系统在提高内 容传输效率、减轻通信链路负荷方面具有优势。
[004引2、本发明中向每个内容路由器下发流表和LLDP链路发现消息，通过计算从每个内 容路由器的相邻内容路由器得到的修正后的化DP链路发现消息，掌握了全网链路状态信 息，内容路由器的动态变化将通过P0F控制器更快速的反馈到受影响的内容路由器，从而避 免了系统中部分内容路由器失效时因消息慢扩散带来的弊端；
[0049] 3、本发明中所有内容路由器连接成树状拓扑结构，并通过W太网进行通信;P0F控 制器拓扑管理模块根据所有内容路由器节点标识和链路信息，为每个内容路由器下发FIB 路由表;每个内容路由器的FIB路由表只需要维护在树状拓扑网络中、与自己父节点、兄弟 节点、子节点的路由信息，保证了每个节点可路由至全网各个节点的同时、精简了路由表的 规模，提供了理想的网络扩展性；
[0050] 4、本发明中内容路由器为运行POFSwitch转发进程和P0F-CCN路由进程的服务器， 包含了CCN框架中CS缓存表、PIT请求记录表、FIB路由表，是国内唯一一种网络层的非泛洪 式内容路由器的实现，为研究未来网络提供了一种新的装置实现方法；
【附图说明】
[0051] 图1为本发明系统结构图；
[0052] 图2为本发明P0F控制器框图；
[0053] 图3为本
【发明内容】
路由器模块图；
[0054] 图4为本
【发明内容】
网协议包处理流程图。
【具体实施方式】
[0055] 本实施例中，一种基于SDN技术和CC饰匡架的网络层的内容路由系统，是用于为m个 用户提供内容发布、内容请求和内容响应服务，
[0056] 如图1所示，内容路由系统包括:一个P0F控制器和η个内容路由器;η个内容路由器 依据约束规则1连接成树状拓扑结构，约束规则1为:树状拓扑具有1个网络层、k-2个中间层 和1个叶节点层，本实施案例中，ΚΞ层树状拓扑为例，具有1个网络层、1个中间层和1个叶 节点层，网络层中的内容路由器构成连同图，中间层的内容路由器有且仅有一个位于网络 层的父节点、且有相同父节点的内容路由器构成连通图，叶节点层的内容路由器有且仅有 一个位于中间层的父节点、但互不连接;并通过W太网进行通信;m个用户分别连接相应的 内容路由器；
[0057] 定义η个内容路由器中任意第i个内容路由器为第i个发送者，与第i个发送者相连 的其他内容路由器作为第i个发送者的接收者;η个内容路由器分别与P0F控制器的TCP6633 端口连接，并通过P0F协议进行通信；
[0化引如图2所示，P0F控制器包括:资源加载模块、Floodli曲巧rovider基本服务模块、 链路发现模块和拓扑管理模块；
[0059] 如图3所示，内容路由器为运行POFSwitch转发进程和P0F-CCN路由进程的服务器； P0F-CCN路由进程包含CS缓存表、P 口请求记录表、FIB路由表；
[0060] P0F控制器利用资源加载模块、Floodli曲t基本服务模块在TCP6633端口上监听η 个内容路由器，对内容控制器连接事件W及内容路由器发送给P0F控制器的消息事件调用 P0F控制器的其它模块进行处理；
[0061 ] η个内容路由器分别启动自身的POFSwi tch转发进程和P0F-CCN路由进程；启动 POFSwitch转发进程同时需依据约束规则2指定当前内容路由器节点标识，约束规则2为：
[0062]第i个节点标识根据树状拓扑结构的层数被划分成多段，其中第1段表示网络层标 识、第k段表示叶节点层标识、其余表示中间层标识;本实施案例中，内容路由器构成了立层 网络，因而节点标识具有如：{网络层标识I中间层标识I叶节点层标识}的立段式结构，网络 层任意节点有互不相同的网络层标识、全零的中间层标识、全零的叶节点层标识；中间层任 意节点有自身父节点一致的网络层标识、与自身任意兄弟节点互补相同的中间层标识、全 零的叶节点层标识;叶节点任意节点有与自身父节点一致的网络层标识、与自身父节点一 致的中间层标识、与自身任意兄弟节点互不相同的叶节点标识；
[0063] P0F控制器分别向η个内容路由器下发流表，并利用链路发现模块，通过化cketOut 指令向η个内容路由器下发化DP链路发现消息；通过一个4元组来表示链路，其格式为： {5'(：1(1，5'浊〇的，0311(1，03证〇的}，其中5'(31(1为发送化0口消息或抓0口消息的内容路由器的 节点标识，SrcPod为发送端口； Dstid为接收化DP消息或抓DP消息的内容路由器的节点标 识，DstPOTt为接收端口，化DP包的目的MAC地址是01: 80 : c2 :00 :00 : Oe，W太网帖类型为 0x8999；
[0064] η个内容路由器根据所接收的流表生成自身POFSwitch转发进程的流表；
[0065] 第i个发送者根据自身第i个流表将所接收的化DP链路发现消息中添加自身节点 表示和发送端口，形成修改后的化DP链路发现消息后，根据自身第i个流表通过发送端口发 送给与相应的接收者；
[0066] 相应的接收者分别在所接收到的修改后的化DP链路发现消息中添加自身节点标 识和接收端口，形成各自再次修改后的化DP链路发现消息，并通过化cketin指令上传至P0F 控制器；
[0067] P0F控制器根据所接收到的再次修改后的LLDP链路发现消息获取发送者和接收者 的节点标识、发送端口和接收端口；从而得到第i个发送者与其相应接收者之间的链路信 息；
[0068] 拓扑管理模块根据η个内容路由器的节点标识和链路信息，计算每个内容路由器 的路由域，内容路由器A的路由域S(A)的涵盖范围定义为:S(A) = {A的父节点、A的子节点、A 的兄弟节点};对11个内容路由器的每个内容路由器的路由域内使用Dijkstra算法计算该内 容路由器到域内其它内容路由器的最短路径，得到η个内容路由器的FIB路由表，并下发给η 个内容路由器的P0F-CCN路由进程;从而完成内容路由系统的初始化；
[0069] 本实施案例中，任意第j个用户通过把任意内容C的结构化、长度不定的描述作为 输入产生一对非对称密钥，公钥使用安全散列函数输入产生与节点标识等长的内容标识； 定义全网内节点标识不小于且最接近内容C内容标识的内容路由器为内容C的绝对后继节 点，定义位于树状拓扑某一层的连同图内节点标识不小于且最接近内容C内容标识的内容 路由器为内容C在该图层的相对后继节点；
[0070] 本实施例构建在W太网之上，网元设备间数据交互基于W太网帖传输，因而需要 在帖类型中给出区别于IE邸RAC EtherType字段批准权威机构已分配的值，节点信息交互 包包含LLDP包，用户数据包又分为内容发布包、内容请求包、内容响应包，使用如下表1基本 的包格式：
[0071] 表1
[0072] _______ CCNType PacketType contentelD TTL AgentNode back seq payload
[0073] 其中CCNType是W太网帖类型字段值为0x0800，PacketType是内容网分组类型，分 为公告类型、请求类型、响应类型，contentelD即是内容标识，TTL、AgentNode、back是为实 现更好的路由效果增添的有关字段，seq、payload是和端到端内容可靠传输有关的字段。
[0074] 任意第j个用户通过自身相连的内容路由器的接入端口向内容路由系统提出内容 发布，相应第j个用户的内容路由器判断自身是否为所发布内容的后继节点；若是，则将所 发布内容存储在相应第j个用户内容路由器的本地缓存中，并在CS缓存表中添加相应记录； 若不是，则根据第j个用户内容路由器的FIB路由表对所发布内容进行转发；
[0075] 任意第j个用户通过自身相连的内容路由器的接入端口向内容路由系统提出内容 请求，相应第j个用户的内容路由器查询CS缓存表是否存在所请求内容的表项;若存在，贝U 从本地缓存中取出相应的内容并返回给第j个用户;若不存在，则在PIT请求记录表中查询 是否存在所请求内容的表项，若存在，则将第j个用户的接入端口添加到PIT请求记录表的 相应表项中，用于合并内容请求;若不存在，则根据FIB路由表对所请求内容进行转发，并在 PIT请求记录表中新建相应的表项；
[0076] 任意第i个内容路由器向内容路由系统提出内容响应，第i个内容路由器查询CS缓 存表是否存在所响应内容的表项;若存在，则忽略所提出的内容响应;若不存在，则在PIT请 求记录表中查询是否存在所响应内容的表项，若存在，则根据PIT请求记录表中相应表项对 所响应内容进行转发，否则忽略所提出的内容响应，1《i《η; 1《j《m。
[0077] 本实施例中，一种基于SDN技术和CCN框架的网络层的内容路由系统的工作方式是 按如下步骤进行：
[007引步骤1、P0F控制器利用TCP6633端口监听η个内容路由器；
[0079] 步骤2、η个内容路由器分别启动自身的POFSwitch转发进程和P0F-CCN路由进程； 启动POFSwitch转发进程同时依据约束规则2指定当前内容路由器节点标识；
[0080] 步骤3、P0F控制器分别向η个内容路由器下发流表和LLDP链路发现消息；
[0081 ]步骤4、η个内容路由器根据所接收的流表生成自身POFSwitch转发进程的流表；
[0082] 步骤5、第i个发送者在所接收的化DP链路发现消息中添加自身节点表示和发送端 口，形成修改后的化DP链路发现消息后，根据自身第i个流表通过发送端口发送给与相应的 接收者；
[0083] 步骤6、相应的接收者分别在所接收到的修改后的化DP链路发现消息中添加自身 节点标识和接收端口，形成各自再次修改后的LLDP链路发现消息并上传至P0F控制器；
[0084] 步骤7、P0F控制器根据所接收到的再次修改后的化DP链路发现消息获取发送者和 接收者的节点标识、发送端口和接收端口；从而得到第i个发送者与其相应接收者之间的链 路信息；
[0085] 步骤8、拓扑管理模块根据η个内容路由器的节点标识和链路信息计算得到η个内 容路由器各自的FIB路由表，并分别下发给η个内容路由器的P0F-CCN路由进程;从而完成内 容路由系统的初始化；
[0086] 如图4所示，完成系统初始化后，用户可向内容路由系统发起内容发布服务，系统 对内容请求包的工作流程如下：
[0087] 步骤9、当第j个用户通过自身相连的内容路由器的接入端口向内容路由系统提出 内容发布时；
[0088] 步骤10、相应第j个用户的内容路由器判断自身是否为所发布内容的后继节点;若 是，则将所发布内容存储在相应第j个用户内容路由器的本地缓存中，并在CS缓存表中添加 相应记录;若不是，则根据第j个用户内容路由器的FIB路由表对所发布内容进行转发；当第 i个内容路由器收到用户或下层节点发来的发布包，则根据FIB路由表转发发布包至父节 点；当第i个内容路由器收到父节点或兄弟节点发来的发布包，内容路由器判断自己是否是 内容副本绝对后继节点，若是则存储发布包内容在本地缓存，在CS缓存表添加相应表项，若 不是则根据FIB路由表中查找该内容名的后继节点转发发布包；
[0089] 步骤11、当第j个用户通过自身相连的内容路由器的接入端口向内容路由系统提 出内容请求时；
[0090] 步骤12、相应第j个用户的内容路由器将自己节点标识写入包的AgentNode字段， 查询CS缓存表是否存在所请求内容的表项;若存在，则从本地缓存中取出相应的内容并返 回给第j个用户;若不存在，则执行步骤13;
[0091] 步骤13、相应第j个用户的内容路由器在PIT请求记录表中查询是否存在所请求内 容的表项，若存在，则将第j个用户的接入端口添加到PIT请求记录表的相应表项中，用于合 并内容请求;若不存在，则根据FIB路由表对所请求内容进行转发至所请求内容的后继节 点，并在PIT请求记录表中新建相应的表项；当第i个内容路由器收到用户、下层节点或兄弟 节点发来的请求包，第i个内容路由器在CS缓存表和PIT请求记录表中均无相应表项，内容 路由器判断自己是否为后继节点，若是，则根据FIB路由表转发请求包给父节点;若不是，根 据FIB路由表转发请求包给后继节点，并在PIT请求记录表相应表项添加请求包接入端口； 当第i个内容路由器收到父节点发来的请求包，第i个内容路由器内容路由器在自身CS缓存 表和PIT请求记录表中均无对应表项，内容路由器判断自己是否为后继节点，若是，则返回 请求失败消息;若不是，根据FIB路由表转发请求包给后继节点，并在PIT请求记录表相应表 项添加请求包接入端口。
[0092] 步骤14、当任意第i个内容路由器向内容路由系统提出内容响应时，第i个内容路 由器查询CS缓存表是否存在所响应内容的表项;若存在，则忽略所提出的内容响应;若不存 在，则执行步骤15;
[0093] 步骤15、则第i个内容路由器在PIT请求记录表中查询是否存在所响应内容的表 项，若存在，则根据PIT请求记录表中相应表项对所响应内容进行转发，否则忽略所提出的 内容响应，j《m。
【主权项】
1.一种基于SDN技术和CCN框架的网络层的内容路由系统，是用于为m个用户提供内容 发布、内容请求和内容响应服务，其特征是，所述内容路由系统包括:一个POF控制器和η个 内容路由器;所述η个内容路由器依据约束规则1连接成树状拓扑结构，并通过以太网进行 通信;所述m个用户分别连接相应的内容路由器； 定义所述η个内容路由器中任意第i个内容路由器为第i个发送者，与第i个发送者相连 的其他内容路由器作为第i个发送者的接收者；所述η个内容路由器分别与POF控制器的 TCP6633端口连接，并通过POF协议进行通信； 所述POF控制器包括:链路发现模块和拓扑管理模块； 所述内容路由器为运行POFSwi tch转发进程和POF-CCN路由进程的服务器;所述POF-CCN路由进程包含CS缓存表、PIT请求记录表、FIB路由表； 所述P0F控制器利用TCP6633端口监听所述η个内容路由器； 所述η个内容路由器分别启动自身的POFSwitch转发进程和P0F-CCN路由进程；启动 POFSwitch转发进程同时依据约束规则2指定当前内容路由器节点标识； 所述P0F控制器分别向所述η个内容路由器下发流表，并利用链路发现模块向所述η个 内容路由器下发LLDP链路发现消息； 所述η个内容路由器根据所接收的流表生成自身POFSwitch转发进程的流表； 所述第i个发送者根据自身第i个流表将所接收的LLDP链路发现消息中添加自身节点 表示和发送端口，形成修改后的LLDP链路发现消息后，根据自身第i个流表通过发送端口发 送给与相应的接收者； 所述相应的接收者分别在所接收到的修改后的LLDP链路发现消息中添加自身节点标 识和接收端口，形成各自再次修改后的LLDP链路发现消息并上传至所述P0F控制器； 所述P0F控制器根据所接收到的再次修改后的LLDP链路发现消息获取发送者和接收者 的节点标识、发送端口和接收端口；从而得到第i个发送者与其相应接收者之间的链路信 息； 所述拓扑管理模块根据η个内容路由器的节点标识和链路信息计算得到η个内容路由 器各自的FIB路由表，并分别下发给所述η个内容路由器的P0F-CCN路由进程;从而完成所述 内容路由系统的初始化； 任意第j个用户通过自身相连的内容路由器的接入端口向所述内容路由系统提出内容 发布，相应第j个用户的内容路由器判断自身是否为所发布内容的后继节点；若是，则将所 发布内容存储在相应第j个用户内容路由器的本地缓存中，并在所述CS缓存表中添加相应 记录;若不是，则根据第j个用户内容路由器的FIB路由表对所发布内容进行转发； 任意第j个用户通过自身相连的内容路由器的接入端口向所述内容路由系统提出内容 请求，相应第j个用户的内容路由器查询所述CS缓存表是否存在所请求内容的表项；若存 在，则从所述本地缓存中取出相应的内容并返回给第j个用户;若不存在，则在PIT请求记录 表中查询是否存在所请求内容的表项，若存在，则将第j个用户的接入端口添加到PIT请求 记录表的相应表项中，用于合并内容请求;若不存在，则根据FIB路由表对所请求内容进行 转发，并在PIT请求记录表中新建相应的表项； 任意第i个内容路由器向所述内容路由系统提出内容响应，第i个内容路由器查询所述 CS缓存表是否存在所响应内容的表项;若存在，则忽略所提出的内容响应;若不存在，则在 PIT请求记录表中查询是否存在所响应内容的表项，若存在，则根据所述PIT请求记录表中 相应表项对所响应内容进行转发，否则忽略所提出的内容响应，1 ; 1 < j <m。2. -种基于SDN技术和CCN框架的网络层的内容路由系统的工作方式，其特征是:所述 内容路由系统包括:一个POF控制器和η个内容路由器;所述η个内容路由器依据约束规则1 连接成树状拓扑结构，并通过以太网进行通信;所述η个内容路由器中分别包含CS缓存表、 PIT请求记录表、FIB路由表;m个用户分别连接相应的内容路由器并向所述内容路由系统发 布内容、请求内容和响应内容； 定义所述η个内容路由器中任意第i个内容路由器为第i个发送者，与第i个发送者相连 的其他内容路由器作为第i个发送者的接收者；所述η个内容路由器分别与POF控制器的 TCP6633端口连接，并通过POF协议进行通信； 所述工作方式是按如下步骤进行： 步骤1、所述POF控制器利用TCP6633端口监听所述η个内容路由器； 步骤2、所述η个内容路由器分别启动自身的POFSwitch转发进程和POF-CCN路由进程； 启动POFSwitch转发进程同时依据约束规则2指定当前内容路由器节点标识； 步骤3、所述P0F控制器分别向所述η个内容路由器下发流表，并利用链路发现模块向所 述η个内容路由器下发LLDP链路发现消息； 步骤4、所述η个内容路由器根据所接收的流表生成自身POFSwitch转发进程的流表； 步骤5、所述第i个发送者在所接收的LLDP链路发现消息中添加自身节点表示和发送端 口，形成修改后的LLDP链路发现消息后，根据自身第i个流表通过发送端口发送给与相应的 接收者； 步骤6、所述相应的接收者分别在所接收到的修改后的LLDP链路发现消息中添加自身 节点标识和接收端口，形成各自再次修改后的LLDP链路发现消息并上传至所述P0F控制器； 步骤7、所述P0F控制器根据所接收到的再次修改后的LLDP链路发现消息获取发送者和 接收者的节点标识、发送端口和接收端口；从而得到第i个发送者与其相应接收者之间的链 路信息； 步骤8、所述拓扑管理模块根据η个内容路由器的节点标识和链路信息计算得到η个内 容路由器各自的FIB路由表，并分别下发给所述η个内容路由器的P0F-CCN路由进程;从而完 成所述内容路由系统的初始化； 步骤9、当第j个用户通过自身相连的内容路由器的接入端口向所述内容路由系统提出 内容发布时； 步骤10、相应第j个用户的内容路由器判断自身是否为所发布内容的后继节点；若是， 则将所发布内容存储在相应第j个用户内容路由器的本地缓存中，并在所述CS缓存表中添 加相应记录;若不是，则根据第j个用户内容路由器的FIB路由表对所发布内容进行转发； 步骤11、当第j个用户通过自身相连的内容路由器的接入端口向所述内容路由系统提 出内容请求时； 步骤12、相应第j个用户的内容路由器查询所述CS缓存表是否存在所请求内容的表项； 若存在，则从所述本地缓存中取出相应的内容并返回给第j个用户;若不存在，则执行步骤 13； 步骤13、相应第j个用户的内容路由器在PIT请求记录表中查询是否存在所请求内容的 表项，若存在，则将第j个用户的接入端口添加到PIT请求记录表的相应表项中，用于合并内 容请求;若不存在，则根据FIB路由表对所请求内容进行转发至所请求内容的后继节点，并 在PIT请求记录表中新建相应的表项； 步骤14、当任意第i个内容路由器向所述内容路由系统提出内容响应时，第i个内容路 由器查询所述CS缓存表是否存在所响应内容的表项;若存在，则忽略所提出的内容响应;若 不存在，则执行步骤15; 步骤15、则第i个内容路由器在PIT请求记录表中查询是否存在所响应内容的表项，若 存在，则根据所述PIT请求记录表中相应表项对所响应内容进行转发，否则忽略所提出的内 容响应，1彡i彡n;l彡j彡m。3.根据权利要求2所述的工作方式，其特征是，定义η个内容路由器组成的树状拓扑结 构，总共具有k层，2<k<n;任意第i个内容路由器有第i个节点标识； 所述约束规则1为： 所述树状拓扑具有1个网络层、k-2个中间层和1个叶节点层，网络层中的内容路由器构 成连同图，中间层的内容路由器有且仅有一个位于网络层的父节点、且有相同父节点的内 容路由器构成连通图，叶节点层的内容路由器有且仅有一个位于中间层的父节点、但互不 连接； 所述约束规则2为： 第i个节点标识根据树状拓扑结构的层数被划分成多段，其中第1段表示网络层标识、 第k段表示叶节点层标识、其余表示中间层标识；网络层任意节点有互不相同的网络层标 识、全零的中间层标识、全零的叶节点层标识；中间层任意节点有自身父节点一致的网络层 标识、与自身任意兄弟节点互补相同的中间层标识、全零的叶节点层标识;叶节点任意节点 有与自身父节点一致的网络层标识、与自身父节点一致的中间层标识、与自身任意兄弟节 点互不相同的叶节点标识。
【文档编号】H04L12/741GK106059921SQ201610305047
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】王雷, 王格, 王好齐
【申请人】中国科学技术大学