用于在ip网络中进行内容缓存和传输的方法、系统和装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 发明背景
技术领域
[0002] 本发明涉及计算机网络，更具体地涉及在包括内容传输网络（CDN)服务的互联网 协议（IP)网络中进行多媒体内容（例如，文本、音频、视频、软件等、或它们的任意组合）缓 存和传输。
【背景技术】
[0003] 网络缓存或内容缓存的意思是最受欢迎的（网络）内容（也被称为互联网内容或 OTT内容）存储在服务提供商网络中，并从服务提供商网络，而不是从原始（original)服务 器提供，原始服务器是网络上的原始内容位置。服务提供商和网络运营商广泛应用缓存技 术以降低对等链路上的带宽，并改善用户的体验质量（QoE)。内容缓存通常需要内容拥有者 和网络运营商之间的商业关系。内容拥有者向网络运营商提供内容，而网络运营商对内容 进行缓存并从他们自己的网络传输网络（CDN)将内容传输给用户。
[0004] 内容传输网络或者内容分发网络（CDN)是一种由包含数据副本的计算机组成的 系统，所述计算机位于网络的不同节点，更具体地，CDN是一种在多个位置分布的网络缓存 的集合，将内容更有效地传输给用户。当巧妙设计并实施时，通过使多个副本更接近终端用 户，CDN能够改善对它所缓存的数据的访问，从而增加数据访问带宽，获得更好的缩放比例， 弹性，并降低延迟。原始（网络）服务器通常包含初始内容副本并能够访问内容元数据，从 而在服务内容请求时生成特定于内容的响应，例如，内容报头和缓存报头。网络缓存节点不 能访问内容元数据以生成特定于内容的响应，因此它缓存内容和来自原始网络服务器的响 应。CDN中通常缓存的数据或媒体内容类型包括多媒体对象（音频或视频对象），网络对 象（文本，图像，URL以及脚本），可下载对象（媒体文件，软件，文档），应用程序，实时媒体 (事件），以及数据库查询。虽然网络缓存的概念简单（存储最流行的互联网内容并从运营 商网络传输内容，而非总是从远程内容原始来检索内容），但是它的实施必须确保服务，内 容和网络的完整性。
[0005] 在部署网上CDN的过程中，服务提供商的目标是服务于不断增长的消费者群体， 这个群体观看来自许多不同在线原始的优质内容。但是服务提供商通常并不是和所有的在 线内容提供商都具有商业关系，因此一些内容最开始并未由内容拥有者提供给网络运营商 以通过CDN传输。即使内容拥有者最初并未提供内容，但是绝大多数的网络运营商仍然需 要降低传输成本，改善Q〇E，并管理在线内容的流量激增。透明缓存是一种新兴缓存技术， 它解决了这些挑战。这些解决方案使服务提供商能够在他们的网络内部缓存并传输互联网 (OTT)内容。透明缓存可被视为CDN的一种用途（应用），与其他用途（例如，多屏视频传 输，针对B2B消费者的多租户CDN，CDN辅助的视频点播）并无二致。内容传输网络以及透 明缓存系统在运营商的网络边缘上缓存数据。预计到2014年，一半以上的网络运营商都将 部署透明缓存和CDN。
[0006] 术语"透明缓存"指的是在内容拥有者不参与-并且通常是在内容拥有者不知道 的情况下对内容进行缓存和传输。透明缓存通常指的是这样的缓存，该缓存：
[0007] _总是传输新鲜内容。
[0008] -保存端到端应用逻辑，确保在诸如用户鉴权，地理控制和设备特定内容这些领域 中的完整功能。
[0009] -完全符合版权法规。
[0010] -不引入额外的接入点，额外的接入点可能会导致运营商网络的安全漏洞。
[0011] -对于内容发起人和终端用户都是不可见的。
[0012] 借助透明缓存，内容在运营商网络的边缘处存储和提供，节省核心以及IP传输网 资原始，并加速向用户的传输。透明缓存自动拦截流行的网络（互联网）内容并根据缓存 对内容请求进行服务，而不是穿过网络传输并将点与原始网络位置对等。通过降低对传输 带宽的需求并使延迟最小化，网络运营商能够提供更好的Q〇E，特别是在尖峰期，并减低对 等成本。
[0013] 由于这种缓存对于内容拥有者"透明"或"不可见"，当由于某些原因不可能和内容 拥有者具有商业关系时，网络运营商内容从传统缓存优势中获益。透明缓存具有前述传输 缓存的特征，例如，从接近用户的位置传输内容，保持内容的"新鲜"，保存端到端商业规则 和应用逻辑，例如地理限制，并确保内容安全。
[0014] 透明缓存的最佳已知现有技术解决方案在'数据路径'的基础上部署，并在图1中 显示：每个针对内容的客户端请求都被路由至缓存，缓存对请求进行服务于，或者将请求传 递给内容原始服务器。这种现有的解决方案-其基于在数据路径上部署透明缓存，例如，使 用基于策略的路由（PBR)-具有下面解释的若干缺点。明显，使用这些方法，任何缓存失败 都将导致网络中断。可以在透明缓存前面使用负载均衡器，实现至少N+1冗余，从而防止 网络中断，但是这使整体解决方案变得昂贵，并阻止透明缓存与底层网络拓扑紧密重叠，例 如，在网络位置深处部署透明缓存，例如交换。即使单个透明缓存能够服务于所有的交换用 户，但是还是需要额外的负载均衡器和额外的缓存，从而在缓存故障的情况下防止网络中 断，这回增加复杂性和成本。
[0015] 基于在数据路径上部署透明缓存的现有技术解决方案存在诸多缺点，这些缺点可 以总结如下：
[0016] _在拦截客户端请求并为其提供服务的步骤（3a，3b)中出现透明缓存故障会引起 网络中断：缓存故障的意思是客户端请求不能从缓存得到服务（3a)，并重新定向到另一个 缓存或者被传递至原始服务器（7)，因此导致用户客户端超时。
[0017] _本领域技术人员可以在透明缓存前面部署负载均衡器和N+1冗余，但是这种增 强会使解决方案变得昂贵，因为需要集中式位置来托管负载均衡器和透明缓存。
[0018] -负载均衡器和超文本传输协议（HTTP)重定向只对支持离域（off-domain)重定 向的客户端起作用，例如，客户端使用HTTP302消息。一些已知的客户端，包括Xbox不允许 离域重定向。
[0019] 因此，需要为所有的现有用户客户端实现透明缓存，而不存在引起网络中断的风 险，并且不依赖负载均衡器。
【发明内容】
[0020] 鉴于当前需要一种针对透明缓存的增强解决方案-该方案克服了基于'数据路径 上'的透明缓存的所有上述缺点，这里对所提出的基于"路径外"的各种示例性实施方式进 行简要概述。
[0021] 在下面的总结中可能会做出简化和省略，目的是为了突出和介绍各种示例性实施 方式的某些方面，但是不对它的范围构成限制。随后的部分将详细描述优选示例性实施方 式，其足以使本领域技术人员能够实现和使用本发明的概念。
[0022] 本发明非常适合于已知的用户客户端，例如，包括Xbox，并且不需要对客户端进行 修改。
[0023] 本发明适用于互联网和在线⑶N。
[0024] 本发明针对透明缓存提出一种"路径外"方法/系统，它能够在网络位置深处部署 单个透明缓存，不存在当透明缓存故障时引起网络中断的风险。
[0025] 在本发明的实施方式中，"路径外"提议使用内容流量的镜像（