一種基于ccn的內(nèi)容推送方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于CCN的內(nèi)容推送方法，內(nèi)容推送者主動發(fā)起通信，無需用戶請求就可以將內(nèi)容直接推送給接收用戶，無需多次交互，通過一條特定興趣包的觸發(fā)，即可建立多個內(nèi)容的反向推送路徑，大大減少了通信延時與鏈路負(fù)載。本發(fā)明可以應(yīng)用于眾多應(yīng)用場景中，例如現(xiàn)在經(jīng)常使用的微博、大文件傳送、股票、天氣預(yù)報等，豐富了CCN網(wǎng)絡(luò)的實際應(yīng)用。
【專利說明】—種基于CCN的內(nèi)容推送方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于CCN的內(nèi)容推送方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著互聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用的不斷發(fā)展變化，基于TCP/IP的現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)也逐漸暴露出許多的不適應(yīng)，當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)上主要暴露出的問題有:不安全、移動性差、可靠性差、靈活性差?；ヂ?lián)網(wǎng)的可擴(kuò)展性和有效的內(nèi)容分發(fā)問題已經(jīng)引起了覆蓋網(wǎng)(Overlay Network)和內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(Content Delivery Network)學(xué)者們的研究熱潮?；ヂ?lián)網(wǎng)正逐步由主機(jī)中心向內(nèi)容中心轉(zhuǎn)變。CCN (content centric network,內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò))是目前較為主流的研究方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種基于CCN的內(nèi)容推送方法，從而有效地提升CCN網(wǎng)絡(luò)的性能，其特征在于:
[0004]推送方構(gòu)造特定興趣包并發(fā)送該特定興趣包；
[0005]中間節(jié)點(diǎn)解析興趣包，并判斷興趣包中是否包含PIT特定字段；
[0006]中間節(jié)點(diǎn)如果檢測到PIT特定字段，則修改PIT條目；
[0007]中間節(jié)點(diǎn)修改端口，建立反向PIT ；
[0008]中間節(jié)點(diǎn)按照FIB路由將所述特定興趣包轉(zhuǎn)發(fā)到下一個節(jié)點(diǎn)；
[0009]接收方建立反向PIT ；
[0010]推送方觸發(fā)興趣包查詢PIT匹配條目；
[0011]推送方將內(nèi)容從PIT中記錄的端口中轉(zhuǎn)發(fā)。
[0012]優(yōu)選地，如果所述判斷興趣包中是否包含PIT特定字段的結(jié)果為否，則按照正常CCN流程繼續(xù)處理。
[0013]優(yōu)選地，所述正常CCN流程具體為:
[0014]當(dāng)請求方需要請求內(nèi)容時，主動發(fā)送興趣包；中間節(jié)點(diǎn)收到興趣包后會依次查詢內(nèi)容緩存(CS)、PIT和FIB ；
[0015]如果CS中沒有請求方所請求的內(nèi)容，中間節(jié)點(diǎn)在PIT上記錄接收興趣包的端口號;
[0016]中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)FIB轉(zhuǎn)發(fā)該興趣包；每個興趣包有一個隨機(jī)數(shù)(nonce);每一個CCN節(jié)點(diǎn)在接收到興趣包時，判斷興趣包的名稱，當(dāng)接收到一個同名稱但不同nonce的興趣包，CCN在PIT中添加該興趣包進(jìn)來的端口 ；如果接到的興趣包名稱與nonce 二者均相同，則CCN節(jié)點(diǎn)將丟棄該重復(fù)興趣包；
[0017]內(nèi)容源接收到興趣包后查找自己的CS，如果CS中存在請求方所請求的內(nèi)容，則根據(jù)PIT記錄的端口信息按原路徑；經(jīng)由中間節(jié)點(diǎn)回轉(zhuǎn)該內(nèi)容；
[0018]內(nèi)容經(jīng)過的中間節(jié)點(diǎn)將內(nèi)容副本緩存在本地CS中。
[0019]優(yōu)選地，所構(gòu)造的特定興趣包中包含內(nèi)容接收方名稱、需要推送的分片數(shù)量及起始分片號以及內(nèi)容名中的一個或多個。
[0020]優(yōu)選地，所述中間節(jié)點(diǎn)如果檢測到PIT特定字段，則修改PIT條目進(jìn)一步包括:去掉前面PIT標(biāo)志位以及最后一個表示PIT數(shù)量的組件；
[0021]構(gòu)建若干個新的連續(xù)的興趣包；
[0022]查找興趣包的轉(zhuǎn)發(fā)端口，將興趣包轉(zhuǎn)發(fā)端口添加到PIT條目中；
[0023]添加完成PIT條目后，不轉(zhuǎn)發(fā)該若干個興趣包，直接將興趣包丟棄。
[0024]優(yōu)選地,所述推送方將內(nèi)容從PIT中記錄的端口中轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)一步包括:
[0025]查找完CS找到匹配內(nèi)容后，直接按照建立的PIT來進(jìn)行內(nèi)容的轉(zhuǎn)發(fā)。
[0026]優(yōu)選地，所述中間節(jié)點(diǎn)按照FIB路由將所述特定興趣包轉(zhuǎn)發(fā)到下一個節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步包括:
[0027]中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)特定興趣包，直到到達(dá)內(nèi)容的接收方才停止轉(zhuǎn)發(fā)。
[0028]優(yōu)選地，中間節(jié)點(diǎn)對于添加反向PIT時構(gòu)建的若干個興趣包不轉(zhuǎn)發(fā)，在反向PIT建立后即丟棄。
[0029]優(yōu)選地，所述接收方建立反向PIT具體為:
[0030]當(dāng)特定興趣包到達(dá)接收方時，接收方建立PIT，名字前綴同中間節(jié)點(diǎn)處理一致，但PIT端口號為接收方本地端口號；
[0031 ] 當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)用戶B時，查找PIT端口為本地端口，將不會繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)內(nèi)容而是直接存儲在本地CS中。
[0032]優(yōu)選地,所述反向PIT,是將PIT中的incoming face和outgoing face對調(diào)放置。
[0033]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1示出了 CCN協(xié)議棧模型；
[0035]圖2示出了 CCN包格式；
[0036]圖3示出了 CCN節(jié)點(diǎn)間通信流程圖；
[0037]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在CCN中實現(xiàn)內(nèi)容推送的流程圖。
【具體實施方式】
[0038]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的一種基于CCN的內(nèi)容推送方法其【具體實施方式】、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。在下述說明中，不同的“一實施例”或“實施例”指的不一定是同一實施例。此外，一或多個實施例中的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特點(diǎn)可由任何合適形式組合。
[0039]圖1示出了 CCN協(xié)議棧的模型。基于CCN的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)與基于TCP/IP的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)類似，都是沙漏模型。其中最大的不同是，使用Content chunk (內(nèi)容塊)協(xié)議代替了IP協(xié)議。從網(wǎng)絡(luò)的角度看，即在網(wǎng)絡(luò)中對數(shù)據(jù)命名代替對物理實體命名。另外，在網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)建存儲功能，用來緩存經(jīng)過的數(shù)據(jù)包，用以加快其他用戶訪問緩存數(shù)據(jù)包的響應(yīng)時間，同時可減少網(wǎng)絡(luò)中的流量。
[0040]CCN通信由數(shù)據(jù)消費(fèi)者驅(qū)動，數(shù)據(jù)可以進(jìn)行塊級傳輸。CCN中包含兩種類型的包:興趣包(Interest Packet)和數(shù)據(jù)包(Data Packet)。圖2示出了 CCN的包格式。興趣包(Interest Packet)包括指內(nèi)容名(Content Name),用于唯一標(biāo)識內(nèi)容；選擇器(Selector),包含一些可選參數(shù),用于確定興趣包的處理方法,例如Scope=O,則興趣包不能向本主機(jī)的其他應(yīng)用程序轉(zhuǎn)發(fā)，而Scope=I則不能向發(fā)起興趣包的主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)；隨機(jī)數(shù)(Nonce),用于唯一標(biāo)識興趣包,避免重復(fù)。數(shù)據(jù)包包括，內(nèi)容名(Content Name),用于唯一標(biāo)識內(nèi)容名；簽名(Signature)，用于唯一標(biāo)識內(nèi)容來源及內(nèi)容名；簽名信息(SignedInfo)，包含時間，密鑰等信息，用于對內(nèi)容參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；數(shù)據(jù)(Data)指真正傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容。需要相關(guān)內(nèi)容的用戶根據(jù)自身的FIB通過節(jié)點(diǎn)向多個方向通過興趣包發(fā)出請求，任何收到這個請求的節(jié)點(diǎn)如果有能夠滿足該請求的內(nèi)容，則通過數(shù)據(jù)包向請求節(jié)點(diǎn)發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)。這種對應(yīng)關(guān)系是建立在對內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)識的基礎(chǔ)上，即每個內(nèi)容都有一個具體的標(biāo)識。興趣包和數(shù)據(jù)包的位置無關(guān)，在一個廣播介質(zhì)上，有同樣內(nèi)容需求的請求可以分享相同的內(nèi)容和網(wǎng)絡(luò)傳輸，從而節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)資源，提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。
[0041]內(nèi)容的標(biāo)識，其實就是CCN的地址。這種標(biāo)識是結(jié)構(gòu)化的，通常由幾個組件(也即component)組成，其中各個組件之間由/分隔通過這種結(jié)構(gòu)化的地址，可以利用類似于IP地址前綴機(jī)制來迅速定位所需要的信息。例如/catr.cn/videos/ffidgetA.mpg/_v〈timestamp>/_s3,其中catr.cn是全網(wǎng)可識別名稱、videos是內(nèi)容類型、WidgetA.mpg是內(nèi)容名、_v〈timestamp>是版本時間等信息、_s3是分段等信息。
[0042]如果興趣包的內(nèi)容名(Content name)是數(shù)據(jù)包的內(nèi)容名(Content name)的前綴，則表示該數(shù)據(jù)包滿足請求。內(nèi)容名可以動態(tài)生成，即讓不存在該請求內(nèi)容的應(yīng)用在接收到興趣包時臨時產(chǎn)生該內(nèi)容。類似于，動態(tài)Web，即靜態(tài)內(nèi)容和動態(tài)產(chǎn)生混合支持。
[0043]術(shù)語Face (面)指代CCN轉(zhuǎn)發(fā)器上耦合到應(yīng)用或網(wǎng)絡(luò)的接口。Face能夠基于硬件或軟件。這樣的CCN接口被稱為Face以使得它們能夠與作為路由器術(shù)語中的物理網(wǎng)絡(luò)接口的接口(interface)起到區(qū)分作用。
[0044]當(dāng)一個包到達(dá)一個Face，將利用內(nèi)容名進(jìn)行最長前綴匹配查找，其中將使用到三個關(guān)鍵數(shù)據(jù)完成轉(zhuǎn)發(fā)(FIB、內(nèi)容緩存、PIT)。FIB (Forwarding information base,轉(zhuǎn)發(fā)信息庫)相當(dāng)于IP協(xié)議中的路由表，但允許多個出口，而不是僅限于一個。內(nèi)容緩存(Content store)可以使用 LRU (least recently used)策略和生存時間(TTL, time tolive)等策略緩存轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包，以供其他消費(fèi)者使用，提高數(shù)據(jù)包的命中率。PIT(PendingInteresting Table,待定興趣表)用于記錄已經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)的興趣包的內(nèi)容名及端口號，從而讓響應(yīng)的數(shù)據(jù)包能根據(jù)端口號到達(dá)其對應(yīng)的請求者。當(dāng)響應(yīng)興趣的數(shù)據(jù)包利用PIT的某條目轉(zhuǎn)發(fā)后或者生存時間到期，該條目被刪除。
[0045]當(dāng)一個Interest包(興趣包)到達(dá)某一節(jié)點(diǎn)，首先根據(jù)興趣包匹配內(nèi)容緩存，如果存在相匹配的內(nèi)容，則利用匹配的內(nèi)容響應(yīng)請求并丟棄Interest包；如果不存在相匹配的內(nèi)容，則說明內(nèi)容沒有被緩存或者緩存時間到期被替換掉，此時開始匹配PIT，如果存在匹配的PIT條目，則說明不久前可能其他用戶有請求過同樣內(nèi)容，此處可以進(jìn)行PIT聚合，即在PIT相應(yīng)的條目中增加Face,并丟棄Interest包；如果不存在相匹配的內(nèi)容,則根據(jù)興趣包最長前綴匹配FIB,按照所有匹配的Face (除Interest包到達(dá)Face)轉(zhuǎn)發(fā)Interest包，如果仍不存在相匹配的Face,則丟棄該Interest包。
[0046]data包(數(shù)據(jù)包)的處理相對簡單，當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)時,先對數(shù)據(jù)包的Content Name(內(nèi)容名)字段進(jìn)行最長前綴匹配，先在Content Store (內(nèi)容緩存)中進(jìn)行匹配，如果有匹配的內(nèi)容，則返回的內(nèi)容為無效內(nèi)容，之前請求的興趣包應(yīng)該已經(jīng)被響應(yīng)，故丟棄該數(shù)據(jù)包；如果沒有匹配的內(nèi)容，則開始在PIT中繼續(xù)匹配，如果有匹配的條目，則將內(nèi)容從PIT中記錄的端口號轉(zhuǎn)發(fā)出去，同時緩存在Content Store (內(nèi)容緩存中),如果不存在匹配的條目，則丟棄該數(shù)據(jù)包。
[0047]圖3示出了 CCN節(jié)點(diǎn)間通信流程圖。用戶A與內(nèi)容源B之間可能存在若干個中間節(jié)點(diǎn)C，為簡潔起見，圖3中示例性地僅示出了一個中間節(jié)點(diǎn)C。其中用戶A也可以被稱作節(jié)點(diǎn)A，同樣內(nèi)容源B也可以被稱作節(jié)點(diǎn)B或是用戶B。如301所示，當(dāng)用戶A需要請求內(nèi)容時，主動發(fā)送興趣包；中間節(jié)點(diǎn)C收到興趣包后會依次查詢CS (Content Store,內(nèi)容緩存)、PIT和FIB。如果CS中沒有用戶A所請求的內(nèi)容，中間節(jié)點(diǎn)C在PIT上記錄接收興趣包的端口號；如302所示，中間節(jié)點(diǎn)C根據(jù)FIB轉(zhuǎn)發(fā)該興趣包；每個興趣包有一個nonce(隨機(jī)數(shù))；每一個CCN節(jié)點(diǎn)在接收到興趣包時，將判斷興趣包的名稱，當(dāng)接收到一個同名稱但不同nonce的興趣包，CCN將在PIT中添加該興趣包進(jìn)來的端口 ；如果接到的興趣包名稱與nonce 二者均相同，則CCN節(jié)點(diǎn)將丟棄該重復(fù)興趣包；如步驟303所示，內(nèi)容源B接收到興趣包后首先查找自己的CS，如果CS中存在用戶A所請求的內(nèi)容，則根據(jù)PIT記錄的端口信息按原路徑，如步驟304所示，經(jīng)由中間節(jié)點(diǎn)C回轉(zhuǎn)該內(nèi)容。同時，內(nèi)容經(jīng)過的中間節(jié)點(diǎn)C會將內(nèi)容副本緩存在本地CS中。
[0048]PIT條目的格式如下表1所示，其中FaceO指興趣包進(jìn)入的端口。
[0049]
【權(quán)利要求】
1.一種基于CCN的內(nèi)容推送方法,其特征在于: 推送方構(gòu)造特定興趣包并發(fā)送該特定興趣包； 中間節(jié)點(diǎn)解析興趣包，并判斷興趣包中是否包含PIT特定字段； 中間節(jié)點(diǎn)如果檢測到PIT特定字段，則修改PIT條目； 中間節(jié)點(diǎn)修改端口，建立反向PIT ； 中間 節(jié)點(diǎn)按照FIB路由將所述特定興趣包轉(zhuǎn)發(fā)到下一個節(jié)點(diǎn)； 接收方建立反向PIT ； 推送方觸發(fā)興趣包查詢PIT匹配條目； 推送方將內(nèi)容從PIT中記錄的端口中轉(zhuǎn)發(fā)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于: 如果所述判斷興趣包中是否包含PIT特定字段的結(jié)果為否，則按照正常CCN流程繼續(xù)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于: 所述正常CCN流程具體為: 當(dāng)請求方需要請求內(nèi)容時，主動發(fā)送興趣包；中間節(jié)點(diǎn)收到興趣包后會依次查詢內(nèi)容緩存(CS)、PIT 和 FIB ；如果CS中沒有請求方所請求的內(nèi)容，中間節(jié)點(diǎn)在PIT上記錄接收興趣包的端口號；中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)FIB轉(zhuǎn)發(fā)該興趣包；每個興趣包有一個隨機(jī)數(shù)(nonce);每一個CCN節(jié)點(diǎn)在接收到興趣包時，判斷興趣包的名稱，當(dāng)接收到一個同名稱但不同nonce的興趣包，CCN在PIT中添加該興趣包進(jìn)來的端口 ；如果接到的興趣包名稱與nonce 二者均相同，則CCN節(jié)點(diǎn)將丟棄該重復(fù)興趣包； 內(nèi)容源接收到興趣包后查找自己的CS，如果CS中存在請求方所請求的內(nèi)容，則根據(jù)PIT記錄的端口信息按原路徑；經(jīng)由中間節(jié)點(diǎn)回轉(zhuǎn)該內(nèi)容； 內(nèi)容經(jīng)過的中間節(jié)點(diǎn)將內(nèi)容副本緩存在本地CS中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3的方法，其特征在于: 所構(gòu)造的特定興趣包中包含內(nèi)容接收方名稱、需要推送的分片數(shù)量及 起始分片號以及內(nèi)容名中的一個或多個。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于: 所述中間節(jié)點(diǎn)如果檢測到PIT特定字段，則修改PIT條目進(jìn)一步包括: 去掉前面PIT標(biāo)志位以及最后一個表示PIT數(shù)量的組件； 構(gòu)建若干個新的連續(xù)的興趣包； 查找興趣包的轉(zhuǎn)發(fā)端口，將興趣包轉(zhuǎn)發(fā)端口添加到pit條目中； 添加完成pit條目后，不轉(zhuǎn)發(fā)該若干個興趣包，直接將興趣包丟棄。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法,其特征在于: 所述推送方將內(nèi)容從PIT中記錄的端口中轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)一步包括: 查找完CS找到匹配內(nèi)容后，直接按照建立的PIT來進(jìn)行內(nèi)容的轉(zhuǎn)發(fā)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法,其特征在于: 所述中間節(jié)點(diǎn)按照FIB路由將所述特定興趣包轉(zhuǎn)發(fā)到下一個節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步包括: 中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)特定興趣包，直到到達(dá)內(nèi)容的接收方才停止轉(zhuǎn)發(fā)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于:中間節(jié)點(diǎn)對于添加反向PIT時構(gòu)建的若干個興趣包不轉(zhuǎn)發(fā)，在反向PIT建立后即丟棄。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于: 所述接收方建立反向PIT具體為: 當(dāng)特定興趣包到達(dá)接收方時，接收方建立PIT，名字前綴同中間節(jié)點(diǎn)處理一致，但PIT端口號為接收方本地端口號； 當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)用戶B時，查找PIT端口為本地端口，將不會繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)內(nèi)容而是直接存儲在本地CS中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于: 所述反向PIT,是將PIT中的incoming face和outgoing face對調(diào)放置。
【文檔編號】H04L29/08GK103747083SQ201410002223
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】黃韜, 劉江, 王利, 董美姣, 許光軍, 王國卿 申請人:北京郵電大學(xué)