本发明专利技术涉及一种NDN/CCN中基于内容等级及流行度的数据缓存替换方法，属于互联网通信技术领域。该方法在保证整个NDN/CCN网络性能的前提下，在选择数据放置节点位置时，将数据缓存在尽可能靠近客户端的节点，同时，为了保证整个网络的性能，缓存数据的节点对数据的平均请求等级及该数据的请求频率都需相对较高；此外，在数据需要在某节点缓存时，如果缓存空间不足时，需要通过该数据在本节点的请求等级及该数据在不同时间段内的请求频率算出其在本节点的权重值，然后，以此权重值为依据，判断是否需要通过删除缓存中已有的数据来存储该数据。保留一些请求等级以及流行度高的数据，有利于提高整个网络对缓存空间的利用效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于互联网通信
，涉及一种NDN/CCN中基于内容等级及流行度的 数据缓存替换方法。
技术介绍
随着互联网的发展，不断涌现出的新服务、新应用使得网络中的数据流量呈爆炸 式增加，用户对数据请求的要求不断提升。在此背景下，传统的以主机为中心的网络体系 结构已经难以满足当前互联网的发展。研究者为了打破传统互联网TCP/IP结构的束缚， 设计一种全新的互联网架构。在对新的网络结构的研究中，将数据看作网络的核心，把 信息中心网络（Information-CentricNetworking，ICN)作为一种革命式（clean-slate) 的未来互联网设计思路，成为未来互联网设计的重要模式。其中，命名数据网络（Named DataNetworking，NDN)/ 内容中心网络（Content Centric Networking, CCN)作为典型的 ICN体系结构范例，在中间层用命名数据取代IP，数据传输采用"请求-响应"模式，直接以 内容名字进行路由，实现点到多点高效的内容分发。最重要的是NDN/CCN节点中增加了存 储数据的内容存储库（Content Store，CS)，因此，所有NDN/CCN节点都具有对经过的数据 包进行存储的功能，当再次有相同的请求包到达该节点时就可以直接将CS中对应的数据 返回，无需发往服务器节点。提高了用户请求数据时的体验并减轻服务器端的压力。 在这种以数据（或内容）为核心的未来互联网架构中，主要有两种类型的数据包， 第一种是用户请求某个数据时所发送的包含数据名称的请求包（Interest Packet)，此请 求包主要包含数据的名称，可选择字段以及随机号，在本专利中为了使下游节点知道上游 节点数据的请求情况，因此，在请求包中还增添了当前请求在当前节点的平均请求等级与 总请求频率。第二种是与请求名称匹配的携带有相应内容的数据包（Data Packet)，此数据 包中主要携带有数据名称及数据等信息。 在NDN/CCN中除了上述提到了 CS模块外NDN/CCN还具有未决请求表（Pending Interest Table，PIT)模块以及转发信息库（Forwarding Information Base，FIB)模块。 当兴趣包到达节点时，先根据兴趣包中所请求的数据名称查找CS中是否存储了该请求所 对应的数据，若存在，则将数据包发出，否则，节点会搜索PIT表判断是否存在相同的请求 条目，若存在，则将请求包进入节点对应的接口添加到相应的条目中，否则，将在PIT中添 加一个该请求对应的新的PIT条目，并且查找节点的FIB，在FIB中如果存在与请求对应的 转发接口，那么，就根据相应的接口将数据进行转发到下一节点，否则，将该请求包抛弃。数 据包到达时，节点将在PIT中查找与数据包名称相对应的条目，根据请求包进入节点的接 口，将数据包沿请求包的相反方向发往所需客户端节点。 文献（Chiocchetti R. Perino D.Carofiglio G，et al. "INFORM:a dynamic Interest Forwarding Mechanism for Information Centric Networking. ACM SIGC0MM Workshop on Information-Centric Networking'，，Hong Kong. China, 2013:9-14)，对于 NDN指出，合理的内容放置和缓存决策，是有效发挥网络性能的关键因素，但由于NDN泛滥 式的沿途全部缓存方式（Cache Everything Everywhere, CE2)，并且在缓存决策时，缺乏 对内容流行度以及数据请求等级因素的考虑，无法实现内容的优化存储，不能够很好的满 足用户的需求。文献（Li Tao, LiYuhong. "A new method based on the heat of the content of NDN cache replacement algorithm. ''China Science and technology paper onl ine. 2012)指出，通过对热度值计算，并将其保存在NDN中新增的一张 CPT (content popularity table)表中，在缓存替换过程中选择热度最小的内容进行替换，虽然考虑了内 容流行度，但缺乏对数据请求等级考虑，并不能有效的提高用户请求数据时的体验。 上述NDN缓存或替换策略在一定层度上能够有效的提高整个网络的性能。但是， 与目前绝大多数NDN数据替换与缓存策略一样，忽略了客户端对数据需求的差异性。由于 不同的客户端对同一数据往往有不一样的需求，某数据对某一用户而言可能请求的频率较 低，但是，该数据对用户而言有很高的等级（即该数据对用户而言很重要），那么，我们也需 要给该数据提供必要的服务（这里主要是指对数据的缓存和替换），并且在数据权重值的 获取上绝大多数策略都忽略了数据权重值的实时性，因此，本专利技术根据数据的请求等级及 不同时间段的请求频率，得到更加合理的能够反应当前数据情况的权重值。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种NDN/CCN中基于内容等级及流行度的数据 缓存替换方法，该方法在保证整个NDN/CCN网络性能的前提下，将用户对数据的请求等级 作为了数据存储的重要依据，这样能够对重要的数据提供必要的服务，从而提高用户对数 据请求的满意度。并且，在不影响整个网络请求数据的前提下，尽可能的将重要数据缓存在 离客户端较近的节点，当用户请求数据时，有效的减少了数据包的传输距离与时延，同时避 免了网络资源的浪费，一定程度上缓解了网络的拥塞与服务器的压力。 为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案： -种NDN/CCN中基于内容等级及流行度的数据缓存替换方法，包括数据缓存方法 和数据替换方法； 所述数据缓存方法是依据数据包在节点的平均请求等级及请求频率，在数据包返 回客户端经过的所有节点中，依据数据存储条件选择数据存储节点； 所述数据替换方法是当节点的缓存空间不足时，节点依据客户端对数据的请求等 级及相应等级在不同时间段内用户的请求频率，得到能够反映数据当前情况的权重值，该 节点依据得到的权重值来判断是否通过删除缓存中已有的数据对其进行存储，如果缓存空 间足够存储数据，那么，节点将根据该权重值选择该数据在缓存中存储的位置。 进一步，所述数据缓存方法具体包括以下步骤： 首先，在数据包到达节点时，查看数据包中的数据存储标识d，即用来标记该数据 所在的当前节点与其最近一次被存储节点的距离，若标识d小于△ d，则会将数据传输到下 一跳节点，否则，通过比较此节点和下一跳节点的该请求客户端的平均请求等级及请求频 率； 其次，由劣-i f和& - S /决定数据是否存储到本节点，如果两个 条件都满足，则将数据传到下一节点，否则，将数据存储到本节点，同时将数据包中标识d 置0当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种NDN/CCN中基于内容等级及流行度的数据缓存替换方法，其特征在于：包括数据缓存方法和数据替换方法；所述数据缓存方法是依据数据包在节点的平均请求等级及请求频率，在数据包返回客户端经过的所有节点中，依据数据存储条件选择数据存储节点；所述数据替换方法是当节点的缓存空间不足时，节点依据客户端对数据的请求等级及相应等级在不同时间段内用户的请求频率，得到能够反映数据当前情况的权重值，该节点依据得到的权重值来判断是否通过删除缓存中已有的数据对其进行存储，如果缓存空间足够存储数据，那么，节点将根据该权重值选择该数据在缓存中存储的位置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄胜，滕明埝，何玉杰，向劲松，刘焕淋，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85
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