用于在ip網絡中進行內容緩存和傳輸的方法、系統和裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 發明背景
技術領域
[0002] 本發明涉及計算機網絡，更具體地涉及在包括內容傳輸網絡（CDN)服務的互聯網 協議（IP)網絡中進行多媒體內容（例如，文本、音頻、視頻、軟件等、或它們的任意組合）緩 存和傳輸。
【背景技術】
[0003] 網絡緩存或內容緩存的意思是最受歡迎的（網絡）內容（也被稱為互聯網內容或 OTT內容）存儲在服務提供商網絡中，并從服務提供商網絡，而不是從原始（original)服務 器提供，原始服務器是網絡上的原始內容位置。服務提供商和網絡運營商廣泛應用緩存技 術以降低對等鏈路上的帶寬，并改善用戶的體驗質量（QoE)。內容緩存通常需要內容擁有者 和網絡運營商之間的商業關系。內容擁有者向網絡運營商提供內容，而網絡運營商對內容 進行緩存并從他們自己的網絡傳輸網絡（CDN)將內容傳輸給用戶。
[0004] 內容傳輸網絡或者內容分發網絡（CDN)是一種由包含數據副本的計算機組成的 系統，所述計算機位于網絡的不同節點，更具體地，CDN是一種在多個位置分布的網絡緩存 的集合，將內容更有效地傳輸給用戶。當巧妙設計并實施時，通過使多個副本更接近終端用 戶，CDN能夠改善對它所緩存的數據的訪問，從而增加數據訪問帶寬，獲得更好的縮放比例， 彈性，并降低延遲。原始（網絡）服務器通常包含初始內容副本并能夠訪問內容元數據，從 而在服務內容請求時生成特定于內容的響應，例如，內容報頭和緩存報頭。網絡緩存節點不 能訪問內容元數據以生成特定于內容的響應，因此它緩存內容和來自原始網絡服務器的響 應。CDN中通常緩存的數據或媒體內容類型包括多媒體對象（音頻或視頻對象），網絡對 象（文本，圖像，URL以及腳本），可下載對象（媒體文件，軟件，文檔），應用程序，實時媒體 (事件），以及數據庫查詢。雖然網絡緩存的概念簡單（存儲最流行的互聯網內容并從運營 商網絡傳輸內容，而非總是從遠程內容原始來檢索內容），但是它的實施必須確保服務，內 容和網絡的完整性。
[0005] 在部署網上CDN的過程中，服務提供商的目標是服務于不斷增長的消費者群體， 這個群體觀看來自許多不同在線原始的優質內容。但是服務提供商通常并不是和所有的在 線內容提供商都具有商業關系，因此一些內容最開始并未由內容擁有者提供給網絡運營商 以通過CDN傳輸。即使內容擁有者最初并未提供內容，但是絕大多數的網絡運營商仍然需 要降低傳輸成本，改善Q〇E，并管理在線內容的流量激增。透明緩存是一種新興緩存技術， 它解決了這些挑戰。這些解決方案使服務提供商能夠在他們的網絡內部緩存并傳輸互聯網 (OTT)內容。透明緩存可被視為CDN的一種用途（應用），與其他用途（例如，多屏視頻傳 輸，針對B2B消費者的多租戶CDN，CDN輔助的視頻點播）并無二致。內容傳輸網絡以及透 明緩存系統在運營商的網絡邊緣上緩存數據。預計到2014年，一半以上的網絡運營商都將 部署透明緩存和CDN。
[0006] 術語"透明緩存"指的是在內容擁有者不參與-并且通常是在內容擁有者不知道 的情況下對內容進行緩存和傳輸。透明緩存通常指的是這樣的緩存，該緩存：
[0007] _總是傳輸新鮮內容。
[0008] -保存端到端應用邏輯，確保在諸如用戶鑒權，地理控制和設備特定內容這些領域 中的完整功能。
[0009] -完全符合版權法規。
[0010] -不引入額外的接入點，額外的接入點可能會導致運營商網絡的安全漏洞。
[0011] -對于內容發起人和終端用戶都是不可見的。
[0012] 借助透明緩存，內容在運營商網絡的邊緣處存儲和提供，節省核心以及IP傳輸網 資原始，并加速向用戶的傳輸。透明緩存自動攔截流行的網絡（互聯網）內容并根據緩存 對內容請求進行服務，而不是穿過網絡傳輸并將點與原始網絡位置對等。通過降低對傳輸 帶寬的需求并使延遲最小化，網絡運營商能夠提供更好的Q〇E，特別是在尖峰期，并減低對 等成本。
[0013] 由于這種緩存對于內容擁有者"透明"或"不可見"，當由于某些原因不可能和內容 擁有者具有商業關系時，網絡運營商內容從傳統緩存優勢中獲益。透明緩存具有前述傳輸 緩存的特征，例如，從接近用戶的位置傳輸內容，保持內容的"新鮮"，保存端到端商業規則 和應用邏輯，例如地理限制，并確保內容安全。
[0014] 透明緩存的最佳已知現有技術解決方案在'數據路徑'的基礎上部署，并在圖1中 顯示：每個針對內容的客戶端請求都被路由至緩存，緩存對請求進行服務于，或者將請求傳 遞給內容原始服務器。這種現有的解決方案-其基于在數據路徑上部署透明緩存，例如，使 用基于策略的路由（PBR)-具有下面解釋的若干缺點。明顯，使用這些方法，任何緩存失敗 都將導致網絡中斷。可以在透明緩存前面使用負載均衡器，實現至少N+1冗余，從而防止 網絡中斷，但是這使整體解決方案變得昂貴，并阻止透明緩存與底層網絡拓撲緊密重疊，例 如，在網絡位置深處部署透明緩存，例如交換。即使單個透明緩存能夠服務于所有的交換用 戶，但是還是需要額外的負載均衡器和額外的緩存，從而在緩存故障的情況下防止網絡中 斷，這回增加復雜性和成本。
[0015] 基于在數據路徑上部署透明緩存的現有技術解決方案存在諸多缺點，這些缺點可 以總結如下：
[0016] _在攔截客戶端請求并為其提供服務的步驟（3a，3b)中出現透明緩存故障會引起 網絡中斷：緩存故障的意思是客戶端請求不能從緩存得到服務（3a)，并重新定向到另一個 緩存或者被傳遞至原始服務器（7)，因此導致用戶客戶端超時。
[0017] _本領域技術人員可以在透明緩存前面部署負載均衡器和N+1冗余，但是這種增 強會使解決方案變得昂貴，因為需要集中式位置來托管負載均衡器和透明緩存。
[0018] -負載均衡器和超文本傳輸協議（HTTP)重定向只對支持離域（off-domain)重定 向的客戶端起作用，例如，客戶端使用HTTP302消息。一些已知的客戶端，包括Xbox不允許 離域重定向。
[0019] 因此，需要為所有的現有用戶客戶端實現透明緩存，而不存在引起網絡中斷的風 險，并且不依賴負載均衡器。
【發明內容】
[0020] 鑒于當前需要一種針對透明緩存的增強解決方案-該方案克服了基于'數據路徑 上'的透明緩存的所有上述缺點，這里對所提出的基于"路徑外"的各種示例性實施方式進 行簡要概述。
[0021] 在下面的總結中可能會做出簡化和省略，目的是為了突出和介紹各種示例性實施 方式的某些方面，但是不對它的范圍構成限制。隨后的部分將詳細描述優選示例性實施方 式，其足以使本領域技術人員能夠實現和使用本發明的概念。
[0022] 本發明非常適合于已知的用戶客戶端，例如，包括Xbox，并且不需要對客戶端進行 修改。
[0023] 本發明適用于互聯網和在線⑶N。
[0024] 本發明針對透明緩存提出一種"路徑外"方法/系統，它能夠在網絡位置深處部署 單個透明緩存，不存在當透明緩存故障時引起網絡中斷的風險。
[0025] 在本發明的實施方式中，"路徑外"提議使用內容流量的鏡像（