[发明专利]信息中心网络下兴趣包转发的方法和转发终端

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及信息中心网络下兴趣包转发的方法和转发终端。

背景技术

以信息为中心的网络(ICN，Information-Center Network，简称信息中心网络)是近年提出的一种试图替代传统的基于TCP/IP协议的未来互联网架构。在ICN中，所有数据都基于层次化的名字来标识，通信过程不关注通信节点的位置而只关注被请求的数据本身。这方面的代表是命名数据网络(NDN，Named Data Networking)，其中，命名的数据成为了网络中的第一级实体(first-class entity)。NDN网络中包含有两类数据包，一类是Interest(兴趣)包，又称请求包，用于数据请求方发出请求到网络中获取数据，另一类是Data(数据)包，是数据请求方真实请求的数据内容。网络通信过程完全由数据请求方驱动，通过拉(pull)的方式获取数据，数据内置的缓存功能和灵活的转发策略层使得NDN网络具有良好的内容分发功能。

如图1所示，NDN的路由节点需要维护三个表结构，即CS(Content Store，内容存储)、PIT(Pending Interest Table，待定兴趣表)和FIB(Forwarding Information Base，转发信息库)。整个通信过程如图2a和图2b所示，数据消费者首先发出一个Interest包(包含所需数据的名称)请求自己所需的数据，路由节点接收到这个Interest包后，首先根据名称进行最长前缀匹配在本地CS中查找是否有与当前名称匹配的内容，如果有则直接将匹配的Data包返回；如果没有，路由节点将在PIT表中查找对应记录。如果在PIT表中匹配到了有关记录，则说明该名字前缀的Interest包正在网络中请求数据，因此，路由节点只需在自己PIT表中对应条目增加当前Interest包进入的接口号；如果在PIT表中未找到相关条目，路由节点将在FIB表中查找与当前名称匹配的记录以确定从哪些接口把这个Interest包转发出去。若在上述三个表中都未找到对应条目，路由节点将丢弃接收到的Interest包而不做任何处理。

NDN架构下的FIB表记录了节点之间的转发规则，主要功能是用于转发Interest包到潜在的拥有Data包的节点，它是数据路由转发的主要依据。其结构主要由名称前缀(Prefix)和接口列表(Face List)，可以简单地表示为<Prefix,face₁,face₂,…,face_m>，工作原理和结构与传统IP协议下的路由器里的FIB非常相似。但与传统IP协议中的FIB不同的是，NDN中的路由转发采用名字前缀匹配，且一个Interest包可以从多个接口转发出去。这种设计可以很好地支持并行查询，从而实现在NDN下从多个数据来源获取数据。

转发策略是NDN里提出的一个新的概念。不像IP网络中转发过程仅仅查看路由器FIB表后直接传输，由于基于路由表和数据面板观察结果这二者作为双重输入，NDN的转发过程可以适应它的转发决策。这种基于包粒度的转发和带有状态的数据面板可实现自适应性转发，从根本上改变了网络层的性能。良好的转发策略可以增强包传递的健壮性，使网络资源高效地利用，对动态的网络状况有更好的适应能力。

NDN项目组提出了一种Best Route转发策略，将接口按照“获取Data包”的能力分为三类：绿色、黄色和红色，使用接口排名来进行Interest包的转发，即优先使用排名最高的绿色接口，如果绿色接口不存在，则优先使用排名最高的黄色接口，从不使用红色接口(代表接口无效)。由于接口的类型直接反映了该接口转发Interest包的能力，Best Route对网络状况具有较好的自适应能力。但是，红黄绿状态的切换并不是非常快速灵活，缺乏对网络状态变化的敏锐感知。随着网络状态的改变，排名高的接口可能已经不是最优的转发接口，但是网络状态改变不足够大。更坏的情况是，排名最高的接口已经不是最优接口，而该接口对应的线路又没有差到使该接口改变颜色，那么该接口将总是作为最优接口转发。因此Best Route对环境变化感知的能力较弱，不能有效地利用多个接口实现负载均衡。

发明内容

本发明提供一种信息中心网络下对兴趣包进行转发的方法及相应的转发终端。