[发明专利]NDN/CCN网络中的数据包内容名称编码压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及互联网通信技术领域，尤其涉及一种NDN/CCN网络中的数据包内容名称编码压缩方法。

背景技术

随着近二十年互联网的迅速发展，不断涌现的新服务、新应用使得网络中的数据流量爆炸式地增加。这些数据流给以TCP/IP为核心的互联网造成了相当重的负担，同时带来了诸多问题。为了解决这些问题，多国的研究人员提出“从零开始”，打破传统互联网TCP/IP结构的束缚，设计一种新的网络结构。在对新的网络结构的研究中，将数据看做网络的核心，以信息为中心的网络（Information-Centric Network）思想在该研究领域内得到了的广泛认同，并且提出了数据命名网络（Named Data Networking，以下简称NDN）以及内容中心网络（Content-Centric Network，以下简称CCN）的网络结构。在这种网络结构中，数据或者说内容成为了网络的核心，主要有两种类型数据包在网络中进行传输，第一种用户发送的请求包（Interest Packet），第二种是包含有用户所请求内容的数据包（Data Packet）。当用户想要获取某个内容时，就向网络发送包含有该内容名称前缀的请求包。当请求包达到网络中的节点时，节点首先搜索内容存储库（Content Store，以下简称CS），其中存储了经过该节点的数据包。节点根据请求包中的内容名称前缀在存储库中搜索是否存在与之匹配的数据包，若存在，则将数据包发出，否则，节点会搜索未决请求表（Pending Interest Table，以下简称PIT）。其中记录了已发送的请求包的条目，该条目包括请求包的内容名称前缀以及该请求包到达节点时的入接口号（IncomingFace ID）列表。当新到的请求包在PIT中找到了与之匹配的名称前缀，说明该节点在收到该请求包之前已经发出相同的请求信息，则节点只需将接收该请求包的入接口号加入与其名称前缀相对应的列表。否则，就在PIT中添加一个新的请求包条目，并且搜索转发信息库（Forwarding Information Base，以下简称FIB），FIB中记录了若干内容的转发信息，其中包含内容名称前缀以及与之对应的转发接口号（OutgoingFace ID）列表，若FIB中存在与请求包内容名称前缀匹配的转发信息，节点则根据对应的转发接口号列表，选择一个或多个接口转发该请求包。当接收到包含内容的数据包时，每个节点在PIT记录中查找与数据包名称前缀相对应的记录条目，根据请求包的入接口号，将数据包发出。这样，数据包就能够按照请求包的发送路径原路返回初始请求节点。

在NDN/CCN中，内容名称结构是一种分层结构，例如，一首来自baidu的音乐的名称为com/baidu/music/flac/56，这种结构的内容名称具有无限可扩展性。节点对请求包以及数据包的操作都是通过对这种内容名称前缀各分段字符串依次进行匹配来完成的，如果内容名称过长，就会造成内容名称在CS/PIT/FIB中匹配速度慢以及传输开销较大等问题。那么如何对内容进行命名，才能有效地解决上述问题成为了研究的热点课题之一。内容的名称文献（Y. Yu, and D. Gu. “The Resource Efficient Forwarding in the Content Centric Network,” 10th International IFIP TC 6 Conference on Networking, 9-13 May.2011, Valencia, Spain, pp.66-77,2011）提出了一种名称压缩方案。该方案通过在上下游路节点交换信息，并对内容的整个名字进行编码压缩，以降低名字传输开销。但该方法交换的信息量大，处理也比较复杂，而且由于对整个名称进行压缩，不能用于FIB的最长名称前缀匹配。文献（Y. Wang, H. Dai, J. Jiang, K. He, W. Meng, and B. Liu, “Parallel Name Lookup for Named Data Networking,” Global Telecommunications Conference (GLOBECOM 2011), 5-9 Dec. 2011, Houston, TX, USA, pp.1-5,2011）为了提高名称的查找速度，对节点中包含的内容名称分段中的各个字符串进行编码压缩，从而降低内容名称所占用的空间。并且采用并行查找方法提高查找速度。这种方法可以提高查找速度，但不能用于减少名字传输开销上。