一种基于多代理的动态数据源管理方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于多代理的动态数据源管理方法，网络中有数据内容产生时，Provider发送含有其内容名字及签名信息的Register报告到网络中所有移动代理服务器MAs处；MAs在接到Register报告后，Provider计算自身所携带内容的数据源请求移动率PRMR值；根据PRMR值的大小来判断采取的绑定更新模式或缓存处理模式。本发明将数据源的移动更新同时在多个代理间进行，根据不同的通信模式采取相应的管理策略，合理进行内容缓存，充分利用网络特性减小数据源移动带来的切换时延，优化命名数据网络性能，降低网络更新开销，实现对数据源移动性的支持。
【专利说明】一种基于多代理的动态数据源管理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及计算机网络领域，特别涉及一种基于多代理的动态数据源管理方法。
【背景技术】
[0002] 随着人们对IT产品的依赖性不断增强，互联网移动流量激增，人们对于数据内容 的需求日益强烈，网络应用的主体逐步向内容请求和信息服务演进。为了适应网络不断增 长的数据内容访问需求，信息中心网络（Information-Centric Networking, ICN)作为一 种革命式（Clean-Slate)的未来互联网设计思路，让数据内容本身成为网络通信的主体单 元，将网络通信模式从关注"在哪"（地址、服务器）转变为关注"是什么"，即用户和应用通 信的目的和意向，成为未来Internet设计的重要模式。当前，以信息为中心的数据传输网 络多采用分层结构化的命名方式对内容进行命名，在内容分发时，基于内容名字进行报文 的路由转发，例如命名数据网络（Named Data Networking, NDN)。当数据源移动时，由于 需要动态的更新维护路由信息，结构化的命名方式将给网络带来巨大的更新开销。如附图 1所示，由z域产生的移动数据源（Mobile Source, MS)断开与Z域的连接而移动到Y域， Consumer C仍按照名字路由前往Z域请求数据，但由于MS已经移动到Y域，请求者将不能 获取任何数据内容。
[0003] 研究人员针对上述问题，提出了一些解决方案，这些方案在一定程度上解决了 路由更新问题，但也存在着诸多不足：一方面，在TCP/IP架构下，网络通过边界网关协议 (Broader Gateway Protocol，BGP)和核心路由器（Core Routers，CR)更新路由表的方式 来进行数据源移动性管理不适用于移动实体数目庞大的NDN网络，并且考虑到缓存的有效 利用，基于封装和临时修改内容标识的方案也不宜采用。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中的不足，本发明提供一种基于多代理的动态数据源管理方法，根 据数据源请求移动率PRMR的大小，将命名数据网络NDN数据源移动管理划分为两个不同的 移动管理模式，将数据源的移动更新同时在多个代理间进行，根据不同的通信模式采取相 应的管理策略，并合理进行内容缓存，充分利用网络特性减小数据源移动带来的切换时延， 优化命名数据网络性能，降低网络更新开销，实现对数据源移动性的支持。
[0005] 按照本发明所提供的设计方案，一种基于多代理的动态数据源管理方法，包含如 下步骤：
[0006] 步骤1.网络中有数据内容产生时，Provider发送含有其内容名字及签名信息的 Register报告到网络中所有移动代理服务器MAs处；
[0007] 步骤2. MAs在接到Register报告后，Provider计算自身所携带内容的数据源请 求移动率PRMR值；
[0008] 步骤3.根据PRMR值的大小来判断采取的移动管理模式，其中，移动管理模式包含 绑定更新模式和缓存处理模式。
[0009] 步骤3中若数据源请求移动率PRMR > γ，则采用绑定更新模式；否则，采用缓存 处理模式，其中，Υ为绑定更新模式和缓存处理模式的界定阈值。
[0010] 所述绑定更新模式注册过程包含如下步骤：
[0011] (1)Provider发送含有其内容名字及签名信息的Updating BIT消息到所有MAs处 进行MAs的绑定信息表BIT表项更新，MAs在收到消息后，对其维护的对应表项内容进行更 新；
[0012] (2)当网络中有请求者请求数据内容时，Consumer发送查询位置0并且含有所需 内容名字及签名信息的Content Request消息报告到网络中所有的MAs处；
[0013] (3)若网络中任一 MAs中缓存有该项请求数据内容，则直接向Consumer提供内容 服务；若网络中MAs的缓存中都没有该项请求数据内容，则在收到Content Request消息 后，MAs向Consumer回复一个Reply消息，进入下一步骤。
[0014] (4)在Consumer收到MAs发送的Reply消息后，由于没有收到相应的数据包，贝IJ 比较各个MAs在收到Content Request消息后响应Reply消息的返回时间Τκ,选择TMC值 最小的移动路由代理MA作为路由查询代理，Consumer将查询位置1后的Content Request 消息发送给该路由查询代理，以获取路由信息；
[0015] (5)MA在收到Content Request消息后，按照最长前缀匹配查找相应的出口信息， 同时将该Content Request按照BIT表进行转发，并记录该请求的BIT表对应表项信息，以 备数据包返回使用；
[0016] (6) Provider在收到Content Request消息后，将带有BIT表信息的数据包发还给 MA。
[0017] 所述缓存处理模式注册过程包含如下步骤：
[0018] (l)Provider比较各个MAs在接收到Register报告后响应的返回时间选择 Τ"ρ值最小的ΜΑ作为数据缓存代理，当Provider发生移动前，预先将含有其内容名字、签名 信息及数据内容的Caching Data消息发送到数据缓存代理，该MA对Provider作响应回复 后，向其他网络中的其他MAs发送关于该项数据内容的Updating BIT表消息，更新所有MAs 路由信息；
[0019] (2)当网络中有请求者请求数据内容时，Consumer发送查询位置0并且含有所需 内容名字及签名信息的Content Request消息报告到网络中所有的MAs处；
[0020] (3)网络中的某个MAs在收到Content Request后，通过最长前缀匹配查找发现缓 存有该项数据内容，则直接将含有移动数据源内容的名字、签名信息和数据内容的数据包 发送给Consumer,完成内容的请求过程。
[0021] BIT表信息包含移动数据源内容的名字、前向转发出口信息、接收请求入口信息、 信息的生存期及信息数据缓存字段，其中信息数据缓存字段在缓存处理模式中是可选内 容。
[0022] 本发明基于多代理的动态数据源管理方法的有益效果：
[0023] 1.本发明可适用于移动实体数目庞大的NDN网络，根据数据源请求移动率PRMR的 大小，将命名数据网络NDN数据源移动管理划分为两个不同的移动管理模式，将数据源的 移动更新同时在多个代理间进行，根据不同的通信模式采取相应的管理策略，并合理进行 内容缓存，充分利用网络特性减小数据源移动带来的切换时延，优化命名数据网络性能，降 低网络更新开销，实现对数据源移动性的支持。
[0024] 2.本发明中的绑定更新模式将数据源的移动信息向所有移动代理服务器进行注 册更新，使请求者在请求内容时从所有移动代理服务器中选择最优的提供服务，减少了传 输时延，并且在某一移动代理服务器故障时可以提供备份处理，提供对数据源移动性的支 持。
[0025] 3.本发明中的缓存处理模式同样适用BIT表进行数据源移动性管理，其中信息数 据缓存字段为可选字段，根据数据源请求移动率的划分的不同移动性管理模式来确定是否 对数据进行缓存，将采取缓存策略的信息内容数据存在该信息数据缓存字段，通过使用网 络缓存特性，在MA处请求到达率低且子网切换频繁的数据内容进行缓存处理，在数据源发 生移动后则不再进行绑定更新处理，以减小网络的管理开销。
【专利附图】
【附图说明】：
[0026] 图1为现有技术中数据源移动原理图；
[0027] 图2为本发明的原理示意图；
[0028] 图3为本发明的绑定更新模式注册流程示意图；
[0029] 图4为本发明的缓存处理模式注册流程示意图；
[0030] 图5为本发明的流程示意图。
【具体实施方式】：
[0031] 下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明，并通过优选的实施例详 细说明本发明的实施方式，但本发明的实施方式并不限于此。
[0032] 一种基于多代理的动态数据源管理方法，包含如下步骤：
[0033] 步骤1.网络中有数据内容产生时，Provider发送含有其内容名字及签名信息的 Register报告到网络中所有移动代理服务器MAs处；
[0034] 步骤2. MAs在接到Register报告后，Provider计算自身所携带内容的数据源请 求移动率PRMR值；
[0035] 步骤3.根据PRMR值的大小来判断采取的移动管理模式，其中，移动管理模式包含 绑定更新模式和缓存处理模式。
[0036] 步骤3中若数据源请求移动率PRMR > γ，则采用绑定更新模式；否则，采用缓存 处理模式，其中，Y为绑定更新模式和缓存处理模式的界定阈值。
[0037] 绑定更新模式注册过程包含如下步骤：
[0038] (1)若PRMR > Y，Provider发送含有其内容名字及签名信息的Updating BIT消 息到所有MAs处进行MAs的绑定信息表BIT表项更新，MAs在收到消息后，对其维护的对应 表项内容进行更新；
[0039] (2)当网络中有请求者请求数据内容时，Consumer发送查询位置0并且含有所需 内容名字及签名信息的Content Request消息报告到网络中所有的MAs处；
[0040] (3)若网络中任一 MAs中缓存有该项请求数据内容，则直接向Consumer提供内容 服务；若网络中MAs的缓存中都没有该项请求数据内容，则在收到Content Request消息 后，MAs向Consumer回复一个Reply消息，进入下一步骤。
[0041] (4)在Consumer收到MAs发送的Reply消息后，由于没有收到相应的数据包，贝Ij 比较各个MAs在收到Content Request消息后响应Reply消息的返回时间Τκ,选择TMC值 最小的移动路由代理MA作为路由查询代理，Consumer将查询位置1后的Content Request 消息发送给该路由查询代理，以获取路由信息；
[0042] (5)MA在收到Content Request消息后，按照最长前缀匹配查找相应的出口信息， 同时将该Content Request按照BIT表进行转发，并记录该请求的BIT表对应表项信息，以 备数据包返回使用；
[0043] (6) Provider在收到Content Request消息后，将带有BIT表信息的数据包发还给 MA。
[0044] 数据源在发生移动后，由网络中的多个代理动态实时地维护数据源的当前连接信 息，当请求者请求数据内容时，需要通过选择与其距离最近的Μ获取正确的路径信息，以 到达数据源处获取数据内容。当Consumer要从Provider处获取内容时，数据包的转发路 径是：Consumer - MAs - MA - Provide ;数据包返回路径是：Provider - MA - Consumer。
[0045] 缓存处理模式注册过程包含如下步骤：
[0046] (1)若PRMR < Y，Provider比较各个MAs在接收到Register报告后响应的返回 时间TMP，选择T MP值最小的MA作为数据缓存代理，当Provider发生移动前，预先将含有其内 容名字、签名信息及数据内容的Caching Data消息发送到数据缓存代理，该MA对Provider 作响应回复后，向其他网络中的其他MAs发送关于该项数据内容的Updating BIT表消息， 更新所有MAs路由信息；
[0047] (2)当网络中有请求者请求数据内容时，Consumer发送查询位置0并且含有所需 内容名字及签名信息的Content Request消息报告到网络中所有的MAs处；
[0048] (3)网络中的某个MAs在收到Content Request后，通过最长前缀匹配查找发现缓 存有该项数据内容，则直接将含有移动数据源内容的名字、签名信息和数据内容的数据包 发送给Consumer,完成内容的请求过程。
[0049] 通过使用网络缓存特性，在MA处对请求到达率低且子网切换频繁的数据内容 进行缓存处理，在数据源发生移动后则不再进行绑定更新处理以减小网络的管理开销， Consumer可以直接从MA处获取数据内容，其数据包转发路径是：Consumer - MAs - MA ;数 据包返回路径是：MA - Consumer。
[0050] BIT表信息包含移动数据源内容的名字、前向转发出口信息、接收请求入口信息、 信息的生存期及信息数据缓存字段，其中信息数据缓存字段在缓存处理模式中是可选内 容。
[0051] 本发明可适用于移动实体数目庞大的NDN网络，根据数据源请求移动率PRMR的大 小，将命名数据网络NDN数据源移动管理划分为两个不同的移动管理模式，将数据源的移 动更新同时在多个代理间进行，根据不同的通信模式采取相应的管理策略，并合理进行内 容缓存，充分利用网络特性减小数据源移动带来的切换时延，优化命名数据网络性能，降低 网络更新开销，实现对数据源移动性的支持。
[0052] 本发明并不局限于上述【具体实施方式】，本领域技术人员还可据此做出多种变化， 但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。
【权利要求】
1. 一种基于多代理的动态数据源管理方法，其特征在于：包含如下步骤： 步骤1.网络中有数据内容产生时，Provider发送含有其内容名字及签名信息的 Register报告到网络中所有移动代理服务器MAs处； 步骤2. MAs在接到Register报告后，Provider计算自身所携带内容的数据源请求移 动率PRMR值； 步骤3.根据PRMR值的大小来判断采取的移动管理模式，其中，移动管理模式包含绑定 更新模式和缓存处理模式。
2. 根据权利要求1所述的基于多代理的动态数据源管理方法，其特征在于：步骤3中 若数据源请求移动率PRMR> Y，则采用绑定更新模式；否则，采用缓存处理模式，其中，Y 为绑定更新模式和缓存处理模式的界定阈值。
3. 根据权利要求2所述的基于多代理的动态数据源管理方法，其特征在于：所述绑定 更新模式注册过程包含如下步骤： (1)Provider发送含有其内容名字及签名信息的Updating BIT消息到所有MAs处进行 MAs的绑定信息表BIT表项更新，MAs在收到消息后，对其维护的对应表项内容进行更新； ⑵当网络中有请求者请求数据内容时，Consumer发送查询位置0并且含有所需内容 名字及签名信息的Content Request消息报告到网络中所有的MAs处； (3) 若网络中任一MAs中缓存有该项请求数据内容，贝U直接向Consumer提供内容服务； 若网络中MAs的缓存中都没有该项请求数据内容，贝U在收到Content Request消息后，MAs 向Consumer回复一个Reply消息，进入下一步骤。 (4) 在Consumer收到MAs发送的Reply消息后，由于没有收到相应的数据包，则比较各 个MAs在收到Content Request消息后响应Reply消息的返回时间ΤΜ。，选择ΤΜ。值最小的 移动路由代理ΜΑ作为路由查询代理，Consumer将查询位置1后的Content Request消息 发送给该路由查询代理，以获取路由信息； (5) MA在收到Content Request消息后，按照最长前缀匹配查找相应的出口信息，同时 将该Content Request按照BIT表进行转发，并记录该请求的BIT表对应表项信息，以备数 据包返回使用； (6) Provider在收到Content Request消息后，将带有BIT表信息的数据包发还给MA。
4. 根据权利要求2所述的基于多代理的动态数据源管理方法，其特征在于：所述缓存 处理模式注册过程包含如下步骤： (1) Provider比较各个MAs在接收到Register报告后响应的返回时间TMP,选择Tup值 最小的MA作为数据缓存代理，当Provider发生移动前，预先将含有其内容名字、签名信息 及数据内容的Caching Data消息发送到数据缓存代理，该MA对Provider作响应回复后， 向其他网络中的其他MAs发送关于该项数据内容的Updating BIT表消息，更新所有MAs路 由信息； ⑵当网络中有请求者请求数据内容时，Consumer发送查询位置0并且含有所需内容 名字及签名信息的Content Request消息报告到网络中所有的MAs处； (3)网络中的某个MAs在收到Content Request后，通过最长前缀匹配查找发现缓存有 该项数据内容，则直接将含有移动数据源内容的名字、签名信息和数据内容的数据包发送 给Consumer,完成内容的请求过程。
5. 根据权利要求3或4中任一项所述的基于多代理的动态数据源管理方法，其特征在 于：BIT表信息包含移动数据源内容的名字、前向转发出口信息、接收请求入口信息、信息 的生存期及信息数据缓存字段。
6. 根据权利要求4所述的基于多代理的动态数据源管理方法，其特征在于：BIT表信息 包含移动数据源内容的名字、前向转发出口信息、接收请求入口信息、信息的生存期。
【文档编号】H04L29/08GK104158842SQ201410333618
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】刘彩霞, 葛国栋, 陈璐, 陈鸿昶, 兰巨龙, 于婧, 姜鲲鹏, 白冰 申请人:中国人民解放军信息工程大学