一種基于多代理的動態數據源管理方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于多代理的動態數據源管理方法，網絡中有數據內容產生時，Provider發送含有其內容名字及簽名信息的Register報告到網絡中所有移動代理服務器MAs處；MAs在接到Register報告后，Provider計算自身所攜帶內容的數據源請求移動率PRMR值；根據PRMR值的大小來判斷采取的綁定更新模式或緩存處理模式。本發明將數據源的移動更新同時在多個代理間進行，根據不同的通信模式采取相應的管理策略，合理進行內容緩存，充分利用網絡特性減小數據源移動帶來的切換時延，優化命名數據網絡性能，降低網絡更新開銷，實現對數據源移動性的支持。
【專利說明】一種基于多代理的動態數據源管理方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及計算機網絡領域，特別涉及一種基于多代理的動態數據源管理方法。
【背景技術】
[0002] 隨著人們對IT產品的依賴性不斷增強，互聯網移動流量激增，人們對于數據內容 的需求日益強烈，網絡應用的主體逐步向內容請求和信息服務演進。為了適應網絡不斷增 長的數據內容訪問需求，信息中心網絡（Information-Centric Networking, ICN)作為一 種革命式（Clean-Slate)的未來互聯網設計思路，讓數據內容本身成為網絡通信的主體單 元，將網絡通信模式從關注"在哪"（地址、服務器）轉變為關注"是什么"，即用戶和應用通 信的目的和意向，成為未來Internet設計的重要模式。當前，以信息為中心的數據傳輸網 絡多采用分層結構化的命名方式對內容進行命名，在內容分發時，基于內容名字進行報文 的路由轉發，例如命名數據網絡（Named Data Networking, NDN)。當數據源移動時，由于 需要動態的更新維護路由信息，結構化的命名方式將給網絡帶來巨大的更新開銷。如附圖 1所示，由z域產生的移動數據源（Mobile Source, MS)斷開與Z域的連接而移動到Y域， Consumer C仍按照名字路由前往Z域請求數據，但由于MS已經移動到Y域，請求者將不能 獲取任何數據內容。
[0003] 研究人員針對上述問題，提出了一些解決方案，這些方案在一定程度上解決了 路由更新問題，但也存在著諸多不足：一方面，在TCP/IP架構下，網絡通過邊界網關協議 (Broader Gateway Protocol，BGP)和核心路由器（Core Routers，CR)更新路由表的方式 來進行數據源移動性管理不適用于移動實體數目龐大的NDN網絡，并且考慮到緩存的有效 利用，基于封裝和臨時修改內容標識的方案也不宜采用。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術中的不足，本發明提供一種基于多代理的動態數據源管理方法，根 據數據源請求移動率PRMR的大小，將命名數據網絡NDN數據源移動管理劃分為兩個不同的 移動管理模式，將數據源的移動更新同時在多個代理間進行，根據不同的通信模式采取相 應的管理策略，并合理進行內容緩存，充分利用網絡特性減小數據源移動帶來的切換時延， 優化命名數據網絡性能，降低網絡更新開銷，實現對數據源移動性的支持。
[0005] 按照本發明所提供的設計方案，一種基于多代理的動態數據源管理方法，包含如 下步驟：
[0006] 步驟1.網絡中有數據內容產生時，Provider發送含有其內容名字及簽名信息的 Register報告到網絡中所有移動代理服務器MAs處；
[0007] 步驟2. MAs在接到Register報告后，Provider計算自身所攜帶內容的數據源請 求移動率PRMR值；
[0008] 步驟3.根據PRMR值的大小來判斷采取的移動管理模式，其中，移動管理模式包含 綁定更新模式和緩存處理模式。
[0009] 步驟3中若數據源請求移動率PRMR > γ，則采用綁定更新模式；否則，采用緩存 處理模式，其中，Υ為綁定更新模式和緩存處理模式的界定閾值。
[0010] 所述綁定更新模式注冊過程包含如下步驟：
[0011] (1)Provider發送含有其內容名字及簽名信息的Updating BIT消息到所有MAs處 進行MAs的綁定信息表BIT表項更新，MAs在收到消息后，對其維護的對應表項內容進行更 新；
[0012] (2)當網絡中有請求者請求數據內容時，Consumer發送查詢位置0并且含有所需 內容名字及簽名信息的Content Request消息報告到網絡中所有的MAs處；
[0013] (3)若網絡中任一 MAs中緩存有該項請求數據內容，則直接向Consumer提供內容 服務；若網絡中MAs的緩存中都沒有該項請求數據內容，則在收到Content Request消息 后，MAs向Consumer回復一個Reply消息，進入下一步驟。
[0014] (4)在Consumer收到MAs發送的Reply消息后，由于沒有收到相應的數據包，貝IJ 比較各個MAs在收到Content Request消息后響應Reply消息的返回時間Τκ,選擇TMC值 最小的移動路由代理MA作為路由查詢代理，Consumer將查詢位置1后的Content Request 消息發送給該路由查詢代理，以獲取路由信息；
[0015] (5)MA在收到Content Request消息后，按照最長前綴匹配查找相應的出口信息， 同時將該Content Request按照BIT表進行轉發，并記錄該請求的BIT表對應表項信息，以 備數據包返回使用；
[0016] (6) Provider在收到Content Request消息后，將帶有BIT表信息的數據包發還給 MA。
[0017] 所述緩存處理模式注冊過程包含如下步驟：
[0018] (l)Provider比較各個MAs在接收到Register報告后響應的返回時間選擇 Τ"ρ值最小的ΜΑ作為數據緩存代理，當Provider發生移動前，預先將含有其內容名字、簽名 信息及數據內容的Caching Data消息發送到數據緩存代理，該MA對Provider作響應回復 后，向其他網絡中的其他MAs發送關于該項數據內容的Updating BIT表消息，更新所有MAs 路由信息；
[0019] (2)當網絡中有請求者請求數據內容時，Consumer發送查詢位置0并且含有所需 內容名字及簽名信息的Content Request消息報告到網絡中所有的MAs處；
[0020] (3)網絡中的某個MAs在收到Content Request后，通過最長前綴匹配查找發現緩 存有該項數據內容，則直接將含有移動數據源內容的名字、簽名信息和數據內容的數據包 發送給Consumer,完成內容的請求過程。
[0021] BIT表信息包含移動數據源內容的名字、前向轉發出口信息、接收請求入口信息、 信息的生存期及信息數據緩存字段，其中信息數據緩存字段在緩存處理模式中是可選內 容。
[0022] 本發明基于多代理的動態數據源管理方法的有益效果：
[0023] 1.本發明可適用于移動實體數目龐大的NDN網絡，根據數據源請求移動率PRMR的 大小，將命名數據網絡NDN數據源移動管理劃分為兩個不同的移動管理模式，將數據源的 移動更新同時在多個代理間進行，根據不同的通信模式采取相應的管理策略，并合理進行 內容緩存，充分利用網絡特性減小數據源移動帶來的切換時延，優化命名數據網絡性能，降 低網絡更新開銷，實現對數據源移動性的支持。
[0024] 2.本發明中的綁定更新模式將數據源的移動信息向所有移動代理服務器進行注 冊更新，使請求者在請求內容時從所有移動代理服務器中選擇最優的提供服務，減少了傳 輸時延，并且在某一移動代理服務器故障時可以提供備份處理，提供對數據源移動性的支 持。
[0025] 3.本發明中的緩存處理模式同樣適用BIT表進行數據源移動性管理，其中信息數 據緩存字段為可選字段，根據數據源請求移動率的劃分的不同移動性管理模式來確定是否 對數據進行緩存，將采取緩存策略的信息內容數據存在該信息數據緩存字段，通過使用網 絡緩存特性，在MA處請求到達率低且子網切換頻繁的數據內容進行緩存處理，在數據源發 生移動后則不再進行綁定更新處理，以減小網絡的管理開銷。
【專利附圖】
【附圖說明】：
[0026] 圖1為現有技術中數據源移動原理圖；
[0027] 圖2為本發明的原理示意圖；
[0028] 圖3為本發明的綁定更新模式注冊流程示意圖；
[0029] 圖4為本發明的緩存處理模式注冊流程示意圖；
[0030] 圖5為本發明的流程示意圖。
【具體實施方式】：
[0031] 下面結合附圖和技術方案對本發明作進一步詳細的說明，并通過優選的實施例詳 細說明本發明的實施方式，但本發明的實施方式并不限于此。
[0032] 一種基于多代理的動態數據源管理方法，包含如下步驟：
[0033] 步驟1.網絡中有數據內容產生時，Provider發送含有其內容名字及簽名信息的 Register報告到網絡中所有移動代理服務器MAs處；
[0034] 步驟2. MAs在接到Register報告后，Provider計算自身所攜帶內容的數據源請 求移動率PRMR值；
[0035] 步驟3.根據PRMR值的大小來判斷采取的移動管理模式，其中，移動管理模式包含 綁定更新模式和緩存處理模式。
[0036] 步驟3中若數據源請求移動率PRMR > γ，則采用綁定更新模式；否則，采用緩存 處理模式，其中，Y為綁定更新模式和緩存處理模式的界定閾值。
[0037] 綁定更新模式注冊過程包含如下步驟：
[0038] (1)若PRMR > Y，Provider發送含有其內容名字及簽名信息的Updating BIT消 息到所有MAs處進行MAs的綁定信息表BIT表項更新，MAs在收到消息后，對其維護的對應 表項內容進行更新；
[0039] (2)當網絡中有請求者請求數據內容時，Consumer發送查詢位置0并且含有所需 內容名字及簽名信息的Content Request消息報告到網絡中所有的MAs處；
[0040] (3)若網絡中任一 MAs中緩存有該項請求數據內容，則直接向Consumer提供內容 服務；若網絡中MAs的緩存中都沒有該項請求數據內容，則在收到Content Request消息 后，MAs向Consumer回復一個Reply消息，進入下一步驟。
[0041] (4)在Consumer收到MAs發送的Reply消息后，由于沒有收到相應的數據包，貝Ij 比較各個MAs在收到Content Request消息后響應Reply消息的返回時間Τκ,選擇TMC值 最小的移動路由代理MA作為路由查詢代理，Consumer將查詢位置1后的Content Request 消息發送給該路由查詢代理，以獲取路由信息；
[0042] (5)MA在收到Content Request消息后，按照最長前綴匹配查找相應的出口信息， 同時將該Content Request按照BIT表進行轉發，并記錄該請求的BIT表對應表項信息，以 備數據包返回使用；
[0043] (6) Provider在收到Content Request消息后，將帶有BIT表信息的數據包發還給 MA。
[0044] 數據源在發生移動后，由網絡中的多個代理動態實時地維護數據源的當前連接信 息，當請求者請求數據內容時，需要通過選擇與其距離最近的Μ獲取正確的路徑信息，以 到達數據源處獲取數據內容。當Consumer要從Provider處獲取內容時，數據包的轉發路 徑是：Consumer - MAs - MA - Provide ;數據包返回路徑是：Provider - MA - Consumer。
[0045] 緩存處理模式注冊過程包含如下步驟：
[0046] (1)若PRMR < Y，Provider比較各個MAs在接收到Register報告后響應的返回 時間TMP，選擇T MP值最小的MA作為數據緩存代理，當Provider發生移動前，預先將含有其內 容名字、簽名信息及數據內容的Caching Data消息發送到數據緩存代理，該MA對Provider 作響應回復后，向其他網絡中的其他MAs發送關于該項數據內容的Updating BIT表消息， 更新所有MAs路由信息；
[0047] (2)當網絡中有請求者請求數據內容時，Consumer發送查詢位置0并且含有所需 內容名字及簽名信息的Content Request消息報告到網絡中所有的MAs處；
[0048] (3)網絡中的某個MAs在收到Content Request后，通過最長前綴匹配查找發現緩 存有該項數據內容，則直接將含有移動數據源內容的名字、簽名信息和數據內容的數據包 發送給Consumer,完成內容的請求過程。
[0049] 通過使用網絡緩存特性，在MA處對請求到達率低且子網切換頻繁的數據內容 進行緩存處理，在數據源發生移動后則不再進行綁定更新處理以減小網絡的管理開銷， Consumer可以直接從MA處獲取數據內容，其數據包轉發路徑是：Consumer - MAs - MA ;數 據包返回路徑是：MA - Consumer。
[0050] BIT表信息包含移動數據源內容的名字、前向轉發出口信息、接收請求入口信息、 信息的生存期及信息數據緩存字段，其中信息數據緩存字段在緩存處理模式中是可選內 容。
[0051] 本發明可適用于移動實體數目龐大的NDN網絡，根據數據源請求移動率PRMR的大 小，將命名數據網絡NDN數據源移動管理劃分為兩個不同的移動管理模式，將數據源的移 動更新同時在多個代理間進行，根據不同的通信模式采取相應的管理策略，并合理進行內 容緩存，充分利用網絡特性減小數據源移動帶來的切換時延，優化命名數據網絡性能，降低 網絡更新開銷，實現對數據源移動性的支持。
[0052] 本發明并不局限于上述【具體實施方式】，本領域技術人員還可據此做出多種變化， 但任何與本發明等同或者類似的變化都應涵蓋在本發明權利要求的范圍內。
【權利要求】
1. 一種基于多代理的動態數據源管理方法，其特征在于：包含如下步驟： 步驟1.網絡中有數據內容產生時，Provider發送含有其內容名字及簽名信息的 Register報告到網絡中所有移動代理服務器MAs處； 步驟2. MAs在接到Register報告后，Provider計算自身所攜帶內容的數據源請求移 動率PRMR值； 步驟3.根據PRMR值的大小來判斷采取的移動管理模式，其中，移動管理模式包含綁定 更新模式和緩存處理模式。
2. 根據權利要求1所述的基于多代理的動態數據源管理方法，其特征在于：步驟3中 若數據源請求移動率PRMR> Y，則采用綁定更新模式；否則，采用緩存處理模式，其中，Y 為綁定更新模式和緩存處理模式的界定閾值。
3. 根據權利要求2所述的基于多代理的動態數據源管理方法，其特征在于：所述綁定 更新模式注冊過程包含如下步驟： (1)Provider發送含有其內容名字及簽名信息的Updating BIT消息到所有MAs處進行 MAs的綁定信息表BIT表項更新，MAs在收到消息后，對其維護的對應表項內容進行更新； ⑵當網絡中有請求者請求數據內容時，Consumer發送查詢位置0并且含有所需內容 名字及簽名信息的Content Request消息報告到網絡中所有的MAs處； (3) 若網絡中任一MAs中緩存有該項請求數據內容，貝U直接向Consumer提供內容服務； 若網絡中MAs的緩存中都沒有該項請求數據內容，貝U在收到Content Request消息后，MAs 向Consumer回復一個Reply消息，進入下一步驟。 (4) 在Consumer收到MAs發送的Reply消息后，由于沒有收到相應的數據包，則比較各 個MAs在收到Content Request消息后響應Reply消息的返回時間ΤΜ。，選擇ΤΜ。值最小的 移動路由代理ΜΑ作為路由查詢代理，Consumer將查詢位置1后的Content Request消息 發送給該路由查詢代理，以獲取路由信息； (5) MA在收到Content Request消息后，按照最長前綴匹配查找相應的出口信息，同時 將該Content Request按照BIT表進行轉發，并記錄該請求的BIT表對應表項信息，以備數 據包返回使用； (6) Provider在收到Content Request消息后，將帶有BIT表信息的數據包發還給MA。
4. 根據權利要求2所述的基于多代理的動態數據源管理方法，其特征在于：所述緩存 處理模式注冊過程包含如下步驟： (1) Provider比較各個MAs在接收到Register報告后響應的返回時間TMP,選擇Tup值 最小的MA作為數據緩存代理，當Provider發生移動前，預先將含有其內容名字、簽名信息 及數據內容的Caching Data消息發送到數據緩存代理，該MA對Provider作響應回復后， 向其他網絡中的其他MAs發送關于該項數據內容的Updating BIT表消息，更新所有MAs路 由信息； ⑵當網絡中有請求者請求數據內容時，Consumer發送查詢位置0并且含有所需內容 名字及簽名信息的Content Request消息報告到網絡中所有的MAs處； (3)網絡中的某個MAs在收到Content Request后，通過最長前綴匹配查找發現緩存有 該項數據內容，則直接將含有移動數據源內容的名字、簽名信息和數據內容的數據包發送 給Consumer,完成內容的請求過程。
5. 根據權利要求3或4中任一項所述的基于多代理的動態數據源管理方法，其特征在 于：BIT表信息包含移動數據源內容的名字、前向轉發出口信息、接收請求入口信息、信息 的生存期及信息數據緩存字段。
6. 根據權利要求4所述的基于多代理的動態數據源管理方法，其特征在于：BIT表信息 包含移動數據源內容的名字、前向轉發出口信息、接收請求入口信息、信息的生存期。
【文檔編號】H04L29/08GK104158842SQ201410333618
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月14日 優先權日:2014年7月14日
【發明者】劉彩霞, 葛國棟, 陳璐, 陳鴻昶, 蘭巨龍, 于婧, 姜鯤鵬, 白冰 申請人:中國人民解放軍信息工程大學