用于使用信息中心網(wǎng)絡(luò)中的鏈路狀態(tài)信息進(jìn)行有效的基于名稱的內(nèi)容路由的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及一種信息中心網(wǎng)絡(luò)(ICN)。更確切地說，本發(fā)明涉及一種用于使 用ICN中的鏈路狀態(tài)信息進(jìn)行內(nèi)容路由的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 因特網(wǎng)和電子商務(wù)的激增持續(xù)激發(fā)網(wǎng)絡(luò)行業(yè)中的革命性改變?，F(xiàn)今，從在線電影 觀看到每日新聞傳送、零售銷售和即時(shí)消息接發(fā)，大量的信息交換是在線進(jìn)行的。越來越多 數(shù)目的因特網(wǎng)應(yīng)用也在變成移動(dòng)的。然而，當(dāng)前因特網(wǎng)依靠主要基于位置的尋址方案來操 作。兩種最普遍存在的協(xié)議：因特網(wǎng)協(xié)議（IP)和以太網(wǎng)協(xié)議，都基于終端主機(jī)地址。也就是 說，內(nèi)容的消費(fèi)者僅可以通過從通常與物理對(duì)象或位置相關(guān)聯(lián)的地址(例如，IP地址或以太 網(wǎng)媒體接入控制(MAC)地址）明確請(qǐng)求內(nèi)容來接收所述內(nèi)容。這種限制性尋址方案正變得逐 漸更加不足以滿足不斷改變的網(wǎng)絡(luò)需求。
[0003] 近年來，行業(yè)中已經(jīng)提出了信息中心網(wǎng)絡(luò)(ICN)架構(gòu)，其中直接對(duì)內(nèi)容進(jìn)行命名和 尋址。內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)(CCN)，即示例性ICN架構(gòu)，引入了一種新的內(nèi)容傳輸方法。并非在應(yīng)用 級(jí)將網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)視為內(nèi)容在其上行進(jìn)的端到端對(duì)話，而是基于內(nèi)容的唯一名稱來請(qǐng)求或返回 內(nèi)容，且網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將內(nèi)容從提供商路由到消費(fèi)者。應(yīng)注意，內(nèi)容包含可以在通信系統(tǒng)中傳輸 的數(shù)據(jù)，包含例如文本、圖像、視頻和/或音頻等任何形式的數(shù)據(jù)。消費(fèi)者和提供商可以為在 計(jì)算機(jī)旁的人或在ICN內(nèi)部或外部的自動(dòng)化過程。一條內(nèi)容可以指全部?jī)?nèi)容或內(nèi)容的相應(yīng) 部分。例如，報(bào)紙文章可能由體現(xiàn)為數(shù)據(jù)包的多條內(nèi)容表示。一條內(nèi)容也可以與元數(shù)據(jù)相關(guān) 聯(lián)，所述元數(shù)據(jù)以例如認(rèn)證數(shù)據(jù)、創(chuàng)建日期、內(nèi)容所有者等信息來描述或增補(bǔ)所述條內(nèi)容。
[0004] 在所有ICN架構(gòu)的核心處為內(nèi)容的名稱解析和路由，且已經(jīng)提出若干方法。在一些 ICN架構(gòu)中，數(shù)據(jù)對(duì)象的名稱借助于目錄服務(wù)器映射到地址中，且接著基于地址的路由用于 內(nèi)容傳遞。相比之下，大量ICN架構(gòu)使用內(nèi)容的基于名稱的路由，其集成了名稱解析和內(nèi)容 路由。通過基于名稱的路由，路由器(生產(chǎn)者或高速緩存站點(diǎn)）中的一些播發(fā)表示具有共用 常用前綴的名稱的一組對(duì)象的命名的數(shù)據(jù)對(duì)象(ND0)或名稱前綴的本地副本的存在，且建 立到其的路線；內(nèi)容的消費(fèi)者發(fā)出沿著到發(fā)布ND0或名稱前綴廣告的路由器的路線轉(zhuǎn)發(fā)的 內(nèi)容請(qǐng)求。
[0005] 在各種ICN架構(gòu)之中，CCN使用分布式路由協(xié)議以建立路線，經(jīng)由所述路線轉(zhuǎn)發(fā)內(nèi) 容請(qǐng)求。在CCN中，內(nèi)容請(qǐng)求(稱為"興趣"）可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)路徑發(fā)送到名稱前綴。一些 CCN方案使用現(xiàn)有的因特網(wǎng)路由協(xié)議，例如，鏈路狀態(tài)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(IGP)用于域內(nèi)路由，其 中路由器描述其局部連接性和相鄰資源（內(nèi)容）。還提出將域級(jí)內(nèi)容前綴集成到現(xiàn)有邊界網(wǎng) 關(guān)協(xié)議(BGP)中以解決域間內(nèi)容路由的問題。
[0006] ICN中的示例性內(nèi)容路由方案包含NLSR (命名數(shù)據(jù)鏈路狀態(tài)路由協(xié)議)和0SPFN(用 于命名數(shù)據(jù)的0SPN)。在兩個(gè)協(xié)議中，路由器通過溢流兩種類型的鏈路狀態(tài)公告(LSA)而交 換拓?fù)湫畔?。僅當(dāng)LSA在傳統(tǒng)的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議中完成時(shí)，其可以描述物理鏈路的狀態(tài)。 另外，路由器溢流關(guān)于前綴的LSA，路由器具有所述前綴的本地副本。還可以使用通過疊加 方式在物理基礎(chǔ)設(shè)施上運(yùn)行的分布式散列表(DHT)以實(shí)現(xiàn)基于名稱的路由，并且在此類情 況下，用于底層中的路由協(xié)議通常由鏈路狀態(tài)協(xié)議組成。
[0007] 面對(duì)現(xiàn)有的基于鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議的問題之一是，所述路由協(xié)議要求每個(gè)路由 器接收關(guān)于每個(gè)所公開命名數(shù)據(jù)對(duì)象或在網(wǎng)絡(luò)中播發(fā)的名稱前綴的所有副本的信息，例 如，LSA，并且因此不可擴(kuò)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種用于更新與信息中心網(wǎng)絡(luò)（ICN)中的前綴相關(guān)聯(lián)的 鏈路狀態(tài)信息的系統(tǒng)。在操作期間，ICN中的第一節(jié)點(diǎn)從相鄰節(jié)點(diǎn)接收鏈路狀態(tài)公告(LSA) 消息，其中LSA消息指定前綴并且錨節(jié)點(diǎn)播發(fā)指定前綴。所述系統(tǒng)基于存儲(chǔ)在第一節(jié)點(diǎn)上的 拓?fù)湫畔⒋_定是否符合最短路徑條件，并且響應(yīng)于符合最短路徑條件而將接收到的LSA消 息轉(zhuǎn)發(fā)到第一節(jié)點(diǎn)的其它相鄰節(jié)點(diǎn)。
[0009]在此實(shí)施例的變體中，確定是否符合最短路徑條件涉及使用最短路徑優(yōu)先（SPF) 算法計(jì)算從第一節(jié)點(diǎn)到指定前綴的最短距離。
[0010]在此實(shí)施例的變體中，第一節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生將狀態(tài)變化反映到本地前綴的LSA消息并且 將所產(chǎn)生的LSA消息轉(zhuǎn)發(fā)到第一節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)。
[0011] 在此實(shí)施例的變體中，第一節(jié)點(diǎn)基于接收到的LSA消息更新路由表。
[0012] 在另一變體中，更新路由表涉及識(shí)別前綴的有效下一跳相鄰節(jié)點(diǎn)的集合，并且識(shí) 別相應(yīng)的有效下一跳相鄰節(jié)點(diǎn)涉及確定所述有效下一跳相鄰節(jié)點(diǎn)與第一節(jié)點(diǎn)相比是否更 靠近錨節(jié)點(diǎn)，由此防止在經(jīng)更新路由表中形成回路。
[0013]在另一變體中，響應(yīng)于有效下一跳相鄰節(jié)點(diǎn)到錨節(jié)點(diǎn)的距離與第一節(jié)點(diǎn)到錨節(jié)點(diǎn) 的距離相同，系統(tǒng)確定有效下一跳相鄰節(jié)點(diǎn)與第一節(jié)點(diǎn)相比是否具有較小詞典值。
[0014]在此實(shí)施例的變體中，LSA消息進(jìn)一步包含由錨節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的序列號(hào)，并且每當(dāng)錨節(jié) 點(diǎn)更新指定前綴的LSA消息時(shí)所述序列號(hào)遞增。
【附圖說明】
[0015] 圖1說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)的示例性架構(gòu)。
[0016] 圖2呈現(xiàn)說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的保持在路由器處的示例性拓?fù)浔淼膱D。
[0017] 圖3呈現(xiàn)說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的保持在路由器處的示例性路由表的圖。
[0018] 圖4呈現(xiàn)說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的保持在路由器處的示例性錨表的圖。
[0019] 圖5呈現(xiàn)展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)施LCR的路由器的示例性架構(gòu)的圖。
[0020] 圖6呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的LCR路由實(shí)例。
[0021] 圖7說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于鏈路狀態(tài)內(nèi)容路由的示例性系統(tǒng)。
[0022]在圖式中，相同參考標(biāo)號(hào)指代相同圖式元件。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 遞
[0024] 本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于基于信息中心網(wǎng)絡(luò)（ICN)中的鏈路狀態(tài)信息進(jìn)行內(nèi) 容路由的系統(tǒng)。更確切地說，鏈路狀態(tài)內(nèi)容路由（LCR)系統(tǒng)通過使路由器保持多個(gè)表來操 作，所述表包含鏈路成本表、拓?fù)浔怼⒙酚杀砗湾^表。存儲(chǔ)在這些表中的信息可以通過路由 器周期性地更新。當(dāng)路由器從其相鄰路由器接收鏈路狀態(tài)公告(LSA)時(shí)更新拓?fù)浔?。路由?可以借助于最短路徑優(yōu)先（SPF)算法計(jì)算和更新。與常規(guī)的基于鏈路狀態(tài)的路由相比，在 LCR系統(tǒng)中，路由器未溢流關(guān)于名稱前綴的所有副本的網(wǎng)絡(luò)LSA。替代地，以使得每個(gè)路由器 僅報(bào)告每個(gè)名稱前綴的一個(gè)副本(通常最接近的）的方式設(shè)定關(guān)于名稱前綴的LSA。
[0025] 示例性CCN架構(gòu)
[0026] 為了展現(xiàn)鏈路狀態(tài)內(nèi)容路由（LCR)系統(tǒng)的操作，本發(fā)明使用CCN作為一個(gè)實(shí)例。然 而，LCR系統(tǒng)的操作不限于CCN。一般來說，LCR可以應(yīng)用于任何其它類型的ICN網(wǎng)絡(luò)。
[0027] CCN使用兩種類型的消息:興趣和內(nèi)容對(duì)象。興趣攜載內(nèi)容對(duì)象的分層結(jié)構(gòu)化的可 變長(zhǎng)度標(biāo)識(shí)符(HSVLI)，也稱為"名稱"，且充當(dāng)針對(duì)所述對(duì)象的請(qǐng)求。如果網(wǎng)絡(luò)元件(例如路 由器)接收到針對(duì)相同名稱的多個(gè)興趣，則網(wǎng)絡(luò)元件可以聚合那些興趣。沿著具有匹配內(nèi)容 對(duì)象的興趣的路徑的網(wǎng)絡(luò)元件可以高速緩沖存儲(chǔ)且返回所述對(duì)象，從而滿足所述興趣。內(nèi) 容對(duì)象遵循興趣到所述興趣的起點(diǎn)的反向路徑。
[0028] 本發(fā)明中使用的術(shù)語大體上定義如下(但其解釋不限于此）：
[0029] "HSVLI"：分層結(jié)構(gòu)化的可變長(zhǎng)度標(biāo)識(shí)符，也稱為名稱。它是名稱組成部分的有序 列表，其可以是可變長(zhǎng)度的八位字節(jié)串。使用人可讀形式，其可以用例如ccn X:/path/part 的格式表示。HSVLI也可以是人不可讀的。如上所述，HSVLI指代內(nèi)容，且需要HSVLI能夠表示 用于內(nèi)容的組織結(jié)構(gòu)且至少部分對(duì)人有意義。HSVLI的個(gè)別組成部分可以具有任意長(zhǎng)度。此 外，HSVLI可以具有明確定界的組成部分，可以包含任何字節(jié)序列，且不限于人可讀的字符。 最長(zhǎng)前綴匹配查找在轉(zhuǎn)發(fā)帶有HSVLI的包時(shí)至關(guān)重要。例如，指示對(duì)"/parc/home/bob"的興 趣的 HSVLI將匹配 "/parc/home/bob/test ? txt" 和 "/parc/home/bob/bar ? txt" 兩者。在名稱 組成部分的數(shù)目方面，最長(zhǎng)匹配被視為最佳的，因?yàn)樗亲罹唧w的?？梢栽谟砂l(fā)明人范L.雅 各布森(Van L.Jacobson)和詹姆斯D?桑頓(James D.Thornton)在2009年9月23日提交的發(fā) 明名稱為"用于轉(zhuǎn)發(fā)帶有分層結(jié)構(gòu)化的可變長(zhǎng)度標(biāo)識(shí)符的包的系統(tǒng)（SYSTEM FOR FORWARIDNG A PACKET WITH A HIERARCHICHALLY STRUCTURED VARIABLE-LENGTH IDENTIFIER)"的第8，160，069號(hào)美國(guó)專利中找到HSVLI的詳細(xì)描述，所述專利的揭示內(nèi)容以 引用的方式全文并入本文中。
[0030] "興趣"：對(duì)內(nèi)容對(duì)象的請(qǐng)求。興趣指定HSVLI名稱前綴和其它任選的選擇符，所述 選擇符可以用于在具有相同名稱前綴的多個(gè)對(duì)象當(dāng)中進(jìn)行挑選。其名稱與興趣名稱前綴 (以及任選地其它所請(qǐng)求的參數(shù)，例如發(fā)布者密鑰-ID匹配