本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)分簇和哈希路由的CCN協(xié)同緩存方法及裝置。
背景技術(shù)：
：日益增長的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和用戶需求給互聯(lián)網(wǎng)帶來了諸多挑戰(zhàn)，其中隨著多媒體內(nèi)容的增長，當(dāng)今的互聯(lián)網(wǎng)體系暴露了它在內(nèi)容分發(fā)的低效性。用戶通常更關(guān)心他們需求什么內(nèi)容，而不是這些內(nèi)容的位置，現(xiàn)有的端到端的通信模式與之并不匹配。如何從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、協(xié)議體系和服務(wù)模式等方面應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，將成為未來網(wǎng)絡(luò)研究的一個(gè)重要方向。內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)(CCN，ContentCentricNetwork)是諸多研究中較為顯著的一種解決方案，它是一種全新的基于內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其主要不同點(diǎn)是基于內(nèi)容的命名、基于內(nèi)容名稱的路由和內(nèi)嵌緩存(In-networkCaching)等。在CCN中，路由器內(nèi)建存儲(chǔ)功能，用來緩存經(jīng)過的數(shù)據(jù)包(Data)，用以加快其他用戶訪問緩存數(shù)據(jù)包的響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)可減少網(wǎng)絡(luò)中的流量。當(dāng)一個(gè)路由器收到用戶請求的興趣包(Interest)，利用名字進(jìn)行最長前綴匹配查找，有三個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完成轉(zhuǎn)發(fā)：CS(ContentStore)、PIT(PendingInterestTable)、FIB(ForwardingInterestBase)。CS可以盡可能長時(shí)間地緩存轉(zhuǎn)發(fā)的包，以供其他消費(fèi)者使用。PIT記錄已經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)的興趣包，為了讓響應(yīng)的數(shù)據(jù)包能到達(dá)其請求者。FIB類似IP的FIB。當(dāng)一個(gè)興趣包到達(dá)，首先匹配CS，如果有，則響應(yīng)并丟棄興趣包，其次匹配PIT，最后匹配FIB，如果沒有匹配則丟棄。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)，則需要根據(jù)緩存策略決定是否緩存在路由器CS中。CCN設(shè)計(jì)中有兩個(gè)問題亟待解決：路由器如何判斷是否緩存數(shù)據(jù)包；如果路由器沒有滿足興趣包如何向鄰居節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該興趣包。目前CCN的緩存決策和轉(zhuǎn)發(fā)決策主要分為兩類：沿路(On-path)和脫離路徑(Off-path)。沿路緩存意味著數(shù)據(jù)包被存儲(chǔ)在請求路徑上。CCN默認(rèn)的緩存決策LCE(LeaveCopyEverywhere)就是沿路緩存策略,當(dāng)請求的內(nèi)容返回時(shí)，沿途的所有節(jié)點(diǎn)都緩存該內(nèi)容副本，顯然這種方式導(dǎo)致緩存冗余，降低緩存空間利用率。即使研究者們提出了一些能夠降低緩存冗余的沿路緩存方案，比如在路徑上選擇某一個(gè)節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)集合進(jìn)行緩存，或者根據(jù)內(nèi)容流行度決定緩存內(nèi)容的優(yōu)先級(jí)，但這些方案對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的提高比較有限。另外，興趣包一般以洪泛的方式向鄰居節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，請求被命中是“碰巧的”；如果聯(lián)合考慮緩存放置的轉(zhuǎn)發(fā)策略，則需要一些復(fù)雜的轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議來交互緩存節(jié)點(diǎn)之間的存儲(chǔ)信息，這些都會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)性能。相反，Off-path緩存決策則是根據(jù)預(yù)定義的規(guī)則將內(nèi)容緩存到指定節(jié)點(diǎn)上，興趣包根據(jù)相同的規(guī)則向指定的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，顯然，Off-path緩存能夠充分利用緩存空間，顯著提高網(wǎng)絡(luò)命中率。哈希路由(Hash-routing)是其中最為突出的一種解決方案，本提案也主要關(guān)注哈希路由，即將哈希路由技術(shù)引入到CCN中，通過哈希函數(shù)將內(nèi)容標(biāo)識(shí)符映射到緩存節(jié)點(diǎn)，并將緩存決策和請求轉(zhuǎn)發(fā)統(tǒng)一起來，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)空間使用效率，最大化緩存命中率。盡管CCN引進(jìn)哈希路由技術(shù)后能大大提高緩存命中率，但這是以興趣包有可能需要被轉(zhuǎn)發(fā)更多跳才被命中為代價(jià)的，進(jìn)而導(dǎo)致下載時(shí)延和域內(nèi)鏈路負(fù)載增加。如圖4所示，假設(shè)接入路由器R8收到對(duì)內(nèi)容A(興趣包)的請求，通常R8會(huì)將請求沿著最短路徑R7-R4-R9向出口路由器R10轉(zhuǎn)發(fā)，從相應(yīng)服務(wù)器獲得請求的內(nèi)容。然而，R8通過計(jì)算哈希函數(shù)知道路由器R11(指定的節(jié)點(diǎn))負(fù)責(zé)緩存內(nèi)容A，于是請求路徑為R7-R11。如果路由器R11確實(shí)緩存了內(nèi)容A，那么內(nèi)容A沿著路徑R7-R11返回給用戶，否則，繼續(xù)將請求沿著路徑R4-R9向出口路由器R10轉(zhuǎn)發(fā)，這比沿著最短路徑轉(zhuǎn)發(fā)多了一跳，其稱之為路徑延展(Pathstretch)。如何避免路徑延展也是引進(jìn)哈希路由后面臨的最大挑戰(zhàn)。LorenzoSaino等人提出了一種基于哈希路由的緩存機(jī)制，該機(jī)制依賴于哈希函數(shù)計(jì)算得到的緩存節(jié)點(diǎn)位置以及出口路由器位置，動(dòng)態(tài)選擇內(nèi)容回傳路徑。如果緩存節(jié)點(diǎn)沒有在最短路徑上，如圖4所示，假設(shè)緩存節(jié)點(diǎn)為R11，內(nèi)容A將沿著最短路徑R10-R9-R4-R7-R8最快返回給用戶，同時(shí)也會(huì)沿著反向請求路徑R10-R9-R15-R11在指定緩存節(jié)點(diǎn)緩存內(nèi)容副本。SenWang等人提出了基于內(nèi)容空間劃分和哈希路由的協(xié)同緩存機(jī)制，通過智能劃分內(nèi)容空間，該機(jī)制能夠有效約束由哈希路由導(dǎo)致的路徑延展。因此，在進(jìn)行內(nèi)容劃分時(shí)需要滿足最差路徑延展(worstpathstretch,wps)并盡可能多的覆蓋所有請求。如圖4所示，如果wps設(shè)為一跳，那么從出口R14轉(zhuǎn)出的內(nèi)容被劃分給節(jié)點(diǎn)R3,R4,R5,R7,R14(cluster-R14)，從出口R10轉(zhuǎn)出的內(nèi)容被劃分給節(jié)點(diǎn)R4,R9,R10,R13(cluster-R10).LorenzoSaino等人提出的內(nèi)容回傳路徑與請求路徑是不對(duì)稱的，并不適用CCN興趣包和數(shù)據(jù)包的天然對(duì)稱路徑環(huán)境。SenWang等人提出的約束最差路徑延展是基于每條路徑來實(shí)現(xiàn)的，缺乏全局考量，甚至?xí)?dǎo)致一些節(jié)點(diǎn)空閑沒有被安排緩存內(nèi)容。也會(huì)有一些節(jié)點(diǎn)同時(shí)屬于多個(gè)劃分，這些共用的節(jié)點(diǎn)上內(nèi)容頻繁替換，導(dǎo)致命中率下降。此外，劃分內(nèi)容空間時(shí)，沒有考慮到不同出口路由器所能服務(wù)的流量差異，導(dǎo)致復(fù)用節(jié)點(diǎn)緩存空間的頻繁替換，從而降低了網(wǎng)絡(luò)性能。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種基于網(wǎng)絡(luò)分簇和哈希路由的CCN協(xié)同緩存方法及裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中路由分發(fā)內(nèi)容的低效問題。第一方面，本發(fā)明提供一種基于網(wǎng)絡(luò)分簇和哈希路由的CCN協(xié)同緩存方法，包括：獲取一網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；根據(jù)所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息和出口節(jié)點(diǎn)的出口流量；根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)信息和所述出口節(jié)點(diǎn)的出口流量生成網(wǎng)絡(luò)分簇模型；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分簇模型計(jì)算獲得節(jié)點(diǎn)簇信息；當(dāng)入口節(jié)點(diǎn)接收到內(nèi)容請求后，根據(jù)所述內(nèi)容請求判斷確定對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)簇；根據(jù)節(jié)點(diǎn)簇信息和內(nèi)容請求獲得對(duì)應(yīng)的簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)；將內(nèi)容請求轉(zhuǎn)發(fā)到簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)，若簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)中存有請求的內(nèi)容，則把內(nèi)容返回。優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡(luò)分簇模型，包括：nj＝n·tj,j＝1,2,…,|ER|(5)其中，ER為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的出口節(jié)點(diǎn)集合，IR為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的入口節(jié)點(diǎn)集合，V為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)，ERj為第j個(gè)出口節(jié)點(diǎn)，IRk為第k個(gè)入口節(jié)點(diǎn)，|ER|為出口路由器集合的大小，nj為第j個(gè)簇的大小，tj為第j個(gè)出口節(jié)點(diǎn)的出口流量。優(yōu)選地，所述根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分簇模型計(jì)算獲得節(jié)點(diǎn)簇信息，包括：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分簇模型采用模擬退火算法計(jì)算獲得節(jié)點(diǎn)簇信息，所述節(jié)點(diǎn)簇信息包括節(jié)點(diǎn)簇的個(gè)數(shù)，以及每個(gè)節(jié)點(diǎn)簇的節(jié)點(diǎn)信息。優(yōu)選地，所述根據(jù)節(jié)點(diǎn)簇信息和內(nèi)容請求獲得對(duì)應(yīng)的簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)，包括：根據(jù)節(jié)點(diǎn)簇信息和內(nèi)容請求采用哈希函數(shù)獲得對(duì)應(yīng)的簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)。優(yōu)選地，還包括：將內(nèi)容請求轉(zhuǎn)發(fā)到簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)，若簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)中未存有請求的內(nèi)容，則繼續(xù)向出口節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。第二方面，本發(fā)明提供一種基于網(wǎng)絡(luò)分簇和哈希路由的CCN協(xié)同緩存裝置，包括：第一獲取模塊，用于獲取一網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；第二獲取模塊，用于根據(jù)所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息和出口節(jié)點(diǎn)的出口流量；生成模塊，用于根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)信息和所述出口節(jié)點(diǎn)的出口流量生成網(wǎng)絡(luò)分簇模型；計(jì)算模塊，用于根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分簇模型計(jì)算獲得節(jié)點(diǎn)簇信息；第一選擇模塊，用于當(dāng)入口節(jié)點(diǎn)接收到內(nèi)容請求后，根據(jù)所述內(nèi)容請求判斷確定對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)簇；第二選擇模塊，用于根據(jù)節(jié)點(diǎn)簇信息和內(nèi)容請求獲得對(duì)應(yīng)的簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)；轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于將內(nèi)容請求轉(zhuǎn)發(fā)到簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)，若簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)中存有請求的內(nèi)容，則把內(nèi)容返回。優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡(luò)分簇模型，包括：nj＝n·tj,j＝1,2,…,|ER|(5)其中，ER為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的出口節(jié)點(diǎn)集合，IR為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的入口節(jié)點(diǎn)集合，V為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)，ERj為第j個(gè)出口節(jié)點(diǎn)，IRk為第k個(gè)入口節(jié)點(diǎn)，|ER|為出口路由器集合的大小，nj為第j個(gè)簇的大小，tj為第j個(gè)出口節(jié)點(diǎn)的出口流量。優(yōu)選地，所述計(jì)算模塊具體用于：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分簇模型采用模擬退火算法計(jì)算獲得節(jié)點(diǎn)簇信息，所述節(jié)點(diǎn)簇信息包括節(jié)點(diǎn)簇的個(gè)數(shù)，以及每個(gè)節(jié)點(diǎn)簇的節(jié)點(diǎn)信息。優(yōu)選地，所述第二選擇模塊具體用于：根據(jù)節(jié)點(diǎn)簇信息和內(nèi)容請求采用哈希函數(shù)獲得對(duì)應(yīng)的簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)發(fā)模塊還用于：將內(nèi)容請求轉(zhuǎn)發(fā)到簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)，若簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)中未存有請求的內(nèi)容，則繼續(xù)向出口節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的一種基于網(wǎng)絡(luò)分簇和哈希路由的CCN協(xié)同緩存方法及裝置，通過對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)建立網(wǎng)絡(luò)分簇模型，并采用模擬退火算法得到節(jié)點(diǎn)簇，再采用哈希算法尋找到簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)，在內(nèi)容請求轉(zhuǎn)發(fā)過程中，實(shí)現(xiàn)路由和緩存聯(lián)合考慮，保證高效的內(nèi)容分發(fā)。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的基于網(wǎng)絡(luò)分簇和哈希路由的CCN協(xié)同緩存方法的流程示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的內(nèi)容緩存和請求路徑的示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例2提供的基于網(wǎng)絡(luò)分簇和哈希路由的CCN協(xié)同緩存裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)容緩存和請求路徑的示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例1提供一種基于網(wǎng)絡(luò)分簇和哈希路由的CCN協(xié)同緩存方法，包括：S11、獲取一網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在本步驟中，需要說明的是，獲取AS域的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用于對(duì)AS域的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(路由器)分簇。S12、根據(jù)所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息和出口節(jié)點(diǎn)的出口流量。在本步驟中，需要說明的是，對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分簇需要建立網(wǎng)絡(luò)分簇模型，建立模型首先要獲取建立過程中所需的信息。對(duì)于一個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來說，其存在的各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息均能夠得到。節(jié)點(diǎn)信息可包括入口節(jié)點(diǎn)、出口節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)以及位置關(guān)系。除此之外，簇的大小直觀反映著一個(gè)簇的服務(wù)能力，而有多少請求流量被直接發(fā)送給某個(gè)出口意味著這個(gè)簇需要承載多少流量。因此本方法進(jìn)行分簇需通過根據(jù)出口流量動(dòng)態(tài)調(diào)整簇的大小，實(shí)現(xiàn)合理使用網(wǎng)絡(luò)緩存資源的目標(biāo)，故需通過計(jì)算獲得每個(gè)出口節(jié)點(diǎn)的出口流量。S13、根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)信息和所述出口節(jié)點(diǎn)的出口流量生成網(wǎng)絡(luò)分簇模型。在本步驟中，需要說明的是，首先要建立網(wǎng)絡(luò)分簇模型，可定義如下表1的變量：表1表示為節(jié)點(diǎn)變量變量定義G拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ER出口節(jié)點(diǎn)集合IR入口節(jié)點(diǎn)集合Vi第i個(gè)節(jié)點(diǎn)ERj第j個(gè)出口節(jié)點(diǎn)IRk第k個(gè)入口節(jié)點(diǎn)|ER|出口節(jié)點(diǎn)集合的大小nj第j個(gè)簇的大小tj第j個(gè)出口節(jié)點(diǎn)的出口流量假設(shè)CCN中一個(gè)任意AS緩存拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由無向圖G＝(V,E)表示，該圖有n個(gè)頂點(diǎn)和m條邊。根據(jù)出口將網(wǎng)絡(luò)分成相應(yīng)的簇，即決定節(jié)點(diǎn)Vi是否屬于簇j，具體表述如下：其中node為節(jié)點(diǎn)，cluster為簇。給定一組出口節(jié)點(diǎn)和入口節(jié)點(diǎn)，該優(yōu)化問題的目標(biāo)是將圖G劃分成大小有限的|ER|個(gè)簇，同時(shí)最小化指定節(jié)點(diǎn)到對(duì)應(yīng)出口的距離以及指定節(jié)點(diǎn)到所有入口的距離和。即網(wǎng)絡(luò)分簇模型為：nj＝n·tj,j＝1,2,…,|ER|(5)其中，第一個(gè)約束意味著所有節(jié)點(diǎn)都必須劃分到某一個(gè)簇，沒有遺漏，這樣不會(huì)出現(xiàn)空閑節(jié)點(diǎn)；第二個(gè)約束則表明一個(gè)節(jié)點(diǎn)只能屬于一個(gè)簇，否則在被多個(gè)簇共用的節(jié)點(diǎn)上緩存的內(nèi)容會(huì)頻繁替換，導(dǎo)致緩存命中率下降；第三個(gè)約束說明每個(gè)簇的大小有限，式(5)則進(jìn)一步說明簇的大小正比于出口流量，并可以根據(jù)出口流量動(dòng)態(tài)調(diào)整簇的大小。S14、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分簇模型計(jì)算獲得節(jié)點(diǎn)簇信息。在本步驟中，需要說明的是，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分簇模型采用模擬退火算法計(jì)算獲得節(jié)點(diǎn)簇信息，所述節(jié)點(diǎn)簇信息包括節(jié)點(diǎn)簇的個(gè)數(shù)，以及每個(gè)節(jié)點(diǎn)簇的節(jié)點(diǎn)信息。本方法中，最優(yōu)劃分定義為劃分后緩存節(jié)點(diǎn)與入口節(jié)點(diǎn)以及出口節(jié)點(diǎn)之間的總距離最小。因此，本提案采用模擬退火算法，該算法是一種貪心算法，并不一定能找到全局的最優(yōu)解，但可以比較快的找到問題的近似最優(yōu)解，如果參數(shù)設(shè)置得當(dāng)，模擬退火算法搜索效率比窮舉法要高。算法具體過程如下：算法先以搜尋空間內(nèi)一個(gè)給定的簇大小(正比于出口流量)的分簇狀態(tài)作起始：每一次通過交換屬于兩個(gè)不同簇的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)來選擇一個(gè)“鄰居”分簇狀態(tài)，如果新的分簇狀態(tài)有更小的總距離，則接受當(dāng)前解；否則以一定的概率來接受一個(gè)比當(dāng)前解要差的解，而且這個(gè)概率隨著時(shí)間推移逐漸降低(逐漸降低才能趨向穩(wěn)定)。因此模擬退火算法是一種隨機(jī)算法，有可能會(huì)跳出這個(gè)局部的最優(yōu)解，達(dá)到全局的最優(yōu)解?？梢岳斫獾氖牵景l(fā)明實(shí)施例并不局限于上述算法得到全局的最優(yōu)解。對(duì)于可以得到全局最優(yōu)解的其他算法均可使用。如蟻群算法、遺傳算法等。通過上述算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)分簇模型進(jìn)行求解，可得到拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)簇，每個(gè)節(jié)點(diǎn)簇內(nèi)包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)。S15、當(dāng)入口節(jié)點(diǎn)接收到內(nèi)容請求后，根據(jù)所述內(nèi)容請求判斷確定對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)簇。在本步驟中，需要說明的是，分簇后，每個(gè)簇內(nèi)有且僅有一個(gè)出口節(jié)點(diǎn)。因此，從該出口節(jié)點(diǎn)向內(nèi)容源轉(zhuǎn)發(fā)的內(nèi)容僅在對(duì)應(yīng)的簇內(nèi)緩存。當(dāng)入口節(jié)點(diǎn)收到對(duì)某內(nèi)容請求興趣包時(shí)，首先根據(jù)請求的內(nèi)容標(biāo)識(shí)符判斷將從哪個(gè)出口轉(zhuǎn)出，進(jìn)而找到對(duì)應(yīng)的簇，簇內(nèi)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)簇內(nèi)標(biāo)簽。S16、根據(jù)節(jié)點(diǎn)簇信息和內(nèi)容請求獲得對(duì)應(yīng)的簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)。在本步驟中，需要說明的是，在步驟S15確定節(jié)點(diǎn)簇后，再通過哈希函數(shù)確定該內(nèi)容在簇內(nèi)具體的緩存位置，以及在簇內(nèi)進(jìn)行哈希路由。通過哈希函數(shù)確定該內(nèi)容在簇內(nèi)具體的緩存位置是較成熟的技術(shù)，在此不再贅述。S17、將內(nèi)容請求轉(zhuǎn)發(fā)到簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)，若簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)中存有請求的內(nèi)容，則把內(nèi)容返回。在本步驟中，需要說明的是，通過哈希計(jì)算，將內(nèi)容標(biāo)識(shí)符映射到簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)，于是將該緩存節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽添加到興趣包前綴上，直接將興趣包路由到指定節(jié)點(diǎn)上，沿路節(jié)點(diǎn)并不需要進(jìn)行查詢。如果該緩存節(jié)點(diǎn)有請求的內(nèi)容，則把內(nèi)容返回給用戶；否則，繼續(xù)向出口轉(zhuǎn)發(fā)，以從內(nèi)容源獲得內(nèi)容。當(dāng)請求內(nèi)容從出口節(jié)點(diǎn)進(jìn)入AS域內(nèi)時(shí)，沿著反向路徑返回給用戶，并在指定節(jié)點(diǎn)上緩存內(nèi)容副本。因此，某個(gè)內(nèi)容在簇內(nèi)至多一個(gè)節(jié)點(diǎn)上緩存，如果從不同出口節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)出的內(nèi)容是異構(gòu)的，那么在整個(gè)AS內(nèi)某個(gè)內(nèi)容也至多在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上緩存，從而避免了緩存冗余，緩存空間得以更加高效的利用。另外，通過哈希路由，可實(shí)現(xiàn)了路由和緩存聯(lián)合考慮，保證高效的內(nèi)容分發(fā)。下面以具體實(shí)施例對(duì)上述方法進(jìn)行具體解釋說明：通過哈希函數(shù)，內(nèi)容標(biāo)識(shí)符被映射到值xi:i∈[1,nj]，其中nj是簇j中路由器數(shù)目。任何哈希函數(shù)都可以用于本方案。為了方便表述，現(xiàn)采用模哈希(key模n)。模哈希廣泛應(yīng)用于路由轉(zhuǎn)發(fā)和緩存決策。在本方法中，key為內(nèi)容標(biāo)識(shí)符，n為簇中路由器數(shù)目。拓?fù)淙鐖D2所示，假設(shè)出口節(jié)點(diǎn)R14流量為70％的總流量，出口節(jié)點(diǎn)R10流量為剩下的30％。根據(jù)分簇算法可得：節(jié)點(diǎn)R6,R9,R10,R12和R13屬于cluster(簇)-R10，剩下的11個(gè)節(jié)點(diǎn)屬于cluster(簇)-R14。因此，值(0,1,2,3,4)隨機(jī)分配給cluster-R10，值(0,1,2,…,10)隨機(jī)分配給cluster-R14。cluster-R14的分配結(jié)果如下表所示。每個(gè)入口節(jié)點(diǎn)的都需要維護(hù)這樣的分配映射表。如圖2所示，當(dāng)入口節(jié)點(diǎn)R8收到對(duì)內(nèi)容A的請求興趣包時(shí)，查詢該請求內(nèi)容名稱前綴會(huì)知道將從哪個(gè)出口節(jié)點(diǎn)離開AS信息，即，請求如果在AS內(nèi)沒有得到滿足則將通過該出口并驗(yàn)證相應(yīng)域間AS鏈路轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)內(nèi)容源。經(jīng)過查詢出口節(jié)點(diǎn)為R14，則指定的緩存節(jié)點(diǎn)應(yīng)該屬于簇cluster-R14。通過哈希計(jì)算后得到值10，而10對(duì)應(yīng)的路由器為R16(指定用來緩存內(nèi)容A的節(jié)點(diǎn))，于是，直接將興趣包轉(zhuǎn)發(fā)給指定的緩存節(jié)點(diǎn)R16。如果內(nèi)容A緩存在節(jié)點(diǎn)R16中，則直接通過入口R8返回給用戶。否則，繼續(xù)向出口R14轉(zhuǎn)發(fā)，以從內(nèi)容源獲得內(nèi)容。本發(fā)明實(shí)施例1提供的一種基于網(wǎng)絡(luò)分簇和哈希路由的CCN協(xié)同緩存方法，通過對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)建立網(wǎng)絡(luò)分簇模型，并采用模擬退火算法得到節(jié)點(diǎn)簇，再采用哈希算法尋找到簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)，在內(nèi)容請求轉(zhuǎn)發(fā)過程中，實(shí)現(xiàn)路由和緩存聯(lián)合考慮，保證高效的內(nèi)容分發(fā)。圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例2提供的基于網(wǎng)絡(luò)分簇和哈希路由的CCN協(xié)同緩存裝置，包括第一獲取模塊21、第二獲取模塊22、生成模塊23、計(jì)算模塊24、第一選擇模塊25、第二選擇模塊26和轉(zhuǎn)發(fā)模塊27，其中：第一獲取模塊21，用于獲取一網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；第二獲取模塊22，用于根據(jù)所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息和出口節(jié)點(diǎn)的出口流量；生成模塊23，用于根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)信息和所述出口節(jié)點(diǎn)的出口流量生成網(wǎng)絡(luò)分簇模型；計(jì)算模塊24，用于根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分簇模型計(jì)算獲得節(jié)點(diǎn)簇信息；第一選擇模塊25，用于當(dāng)入口節(jié)點(diǎn)接收到內(nèi)容請求后，根據(jù)所述內(nèi)容請求判斷確定對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)簇；第二選擇模塊26，用于根據(jù)節(jié)點(diǎn)簇信息和內(nèi)容請求獲得對(duì)應(yīng)的簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)；轉(zhuǎn)發(fā)模塊27，用于將內(nèi)容請求轉(zhuǎn)發(fā)到簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)，若簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)中存有請求的內(nèi)容，則把內(nèi)容返回。在執(zhí)行過程中，第一獲取模塊21獲取一網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。第二獲取模塊22獲取該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息和出口節(jié)點(diǎn)的出口流量。生成模塊23根據(jù)節(jié)點(diǎn)信息和出口節(jié)點(diǎn)的出口流量建立網(wǎng)絡(luò)分簇模型。計(jì)算模塊24采用模擬退火算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)分簇模型進(jìn)行計(jì)算獲得節(jié)點(diǎn)簇信息。當(dāng)入口節(jié)點(diǎn)接收到內(nèi)容請求后，第一選擇模塊25根據(jù)內(nèi)容請求判斷確定對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)簇。第二選擇模塊26根據(jù)節(jié)點(diǎn)簇信息和內(nèi)容請求采用哈希算法獲得對(duì)應(yīng)的簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)。轉(zhuǎn)發(fā)模塊27，將內(nèi)容請求轉(zhuǎn)發(fā)到簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)，若簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)中存有請求的內(nèi)容，則把內(nèi)容返回。若簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)中未存有請求的內(nèi)容，則繼續(xù)向出口節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。由于本發(fā)明實(shí)施例4所述裝置與上述實(shí)施例所述方法的原理相同，對(duì)于更加詳細(xì)的解釋內(nèi)容在此不再贅述。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中可以通過硬件處理器(hardwareprocessor)來實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能模塊。本發(fā)明提供的一種基于網(wǎng)絡(luò)分簇和哈希路由的CCN協(xié)同緩存裝置，通過對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)建立網(wǎng)絡(luò)分簇模型，并采用模擬退火算法得到節(jié)點(diǎn)簇，再采用哈希算法尋找到簇內(nèi)緩存節(jié)點(diǎn)，在內(nèi)容請求轉(zhuǎn)發(fā)過程中，實(shí)現(xiàn)路由和緩存聯(lián)合考慮，保證高效的內(nèi)容分發(fā)。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實(shí)施例。例如，在下面的權(quán)利要求書中，所要求保護(hù)的實(shí)施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。應(yīng)該注意的是上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號(hào)之間的任何參考符號(hào)構(gòu)造成對(duì)權(quán)利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干裝置的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個(gè)可以是通過同一個(gè)硬件項(xiàng)來具體體現(xiàn)。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序?？蓪⑦@些單詞解釋為名稱。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3