用于面向内容的网络中提供路由和存储的流量工程的方法
【专利说明】用于面向内容的网络中提供路由和存储的流量工程的方法
[0001] 相关申请案交叉引用
[0002] 本发明要求2013年3月13日由谢海永（HaiyongXie)等人递交的发明名称为"用 于面向内容的网络中提供路由和存储的流量工程的方法（MethodofTrafficEngineering forProvisioningRoutingandStorageinContent-OrientedNetworks)" 的第 13/802, 407号美国非临时申请案的在先申请优先权，该申请要求2012年11月8日由谢海 永（HaiyongXie)等人递交的发明名称为"用于面向内容的网络中提供路由和存储的流量 工程的方法（MethodofTrafficEngineeringforProvisioningRoutingandStorage inContent-OrientedNetworks)"的第61/724, 133号美国临时申请案的在先申请优先权， 这两个在先申请的内容均以全文引入的方式并入本文本中。
[0003] 关于由联邦政府赞助研宄或开发的声明
[0004] 不适用。
[0005] 缩微胶片附录参考
[0006] 不适用。
【背景技术】
[0007] 信息为中心的网络（ICN)是一种网络架构，其中的重点在于定位和提供信息给用 户，而不在于对交换数据的端主机进行连接。其中一种ICN是面向内容的网络（C0N)。在 C0N中，也被称作内容为中心网络（CCN)，内容路由器负责将用户请求和内容路由到正确的 接收方。这些实体可包括视频片段或网页等数据内容，和/或路由器、交换机或服务器等基 础设施元件。
[0008] 先前已采用内容分发网络（⑶N)来实现内容分发。⑶N通常（a)由第三方⑶N运 营商独立部署和操作为跨越由多个因特网服务提供方（ISP)操作的多个底层网络的域间 叠加；或（b)由ISP网络中单独的ISP部署和操作以实现域内内容传播。在第三方CDN的 情况下，这两种能力可由底层网络中的ISP和叠加网络中的CDN运营商提供；在ISP拥有的 ⑶N中，网内存储可管理为叠加业务以方便操作和管理。
[0009]C0N可能与⑶N不同，因为前者要求联合且一致地提供路由和网内存储能力，而后 者可以单独且不一致地提供路由和网内存储能力。将路由和网内存储能力分离可能导致潜 在的冲突。例如，当内容存储作为叠加业务操作时，叠加可抵消底层网络中的流量工程（TE) 的成果，反之亦然。此外，路由和存储的操作目标可能不同，并且对因特网协议（IP)网络的 最新研宄显示该冲突可能导致显著的效率损失。
[0010] 许多ISP已采用TE来提供网络能力。然而，TE面临着C0N中的新挑战，例如，对 所有TE算法和系统都很重要的常规流守恒定律可能不再成立。这将提出至少三个不同的 挑战。提出的第一个挑战是同时且一致地提供路由和存储能力。在C0N中，每个ISP可能 拥有并管理其域内网络中的路由和存储能力。IP网络的现有研宄表明如果分别提供路由 能力和存储能力可能出现挑战和效率损失。因此，可能需要在C0N中将提供路由和提供存 储能力的目标保持一致并且协调它们的操作以屏蔽潜在的冲突，防止效率损失，并且最大 化CON的益处。第二个挑战来自因引入CON路由器存储能力而产生的常规流守恒定律消 失。具体而言，路由器的传出流的总流量可能大于传入流的总流量，因为CON允许路由器存 储传入流以便立即和后续使用。因此，依赖常规流守恒定律的所有传统TE算法可能不再适 用于CON。可能出现的第三个挑战是内容主导部分的相对不受欢迎。因此，需要用为CON规 划TE以最佳地提供CON路由器的路由和存储能力并帮助减少或消除这些挑战。
【发明内容】
[0011] 在一项实施例中，本发明包括一种收发器，用于在C0N中接收并发送数据；以及 一种处理器，用于获取根据聚合数据流等式和存储指示符解析的联合提供的路由和存储方 案，所述聚合数据流等式生成通往目的地的链路上的内容的常规数据流，和所述链路上的 所述内容的聚合数据流，以及确定是否存储并发送所述数据。
[0012] 在另一项实施例中，本发明包括一种由网络节点中的处理器可执行的流量工程方 法，包括在C0N中的网络节点处接收内容，其中所述网络节点具有路由能力和存储能力；决 定是否在所述节点处存储所述内容，其中所述决定基于过程标识的选择标准，所述过程包 括将路由提供与协调存储提供分离，以及联合提供所述网络节点的所述路由能力和所述存 储能力，其中所述提供遵守一组流守恒定律和至少一个内容存储约束，所述路由提供与所 述路由器的所述协调存储提供分离。
[0013] 在另一项实施例中，本发明包括一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包 括存储在非瞬时介质上的计算机可执行指令，当处理器执行所述计算机可执行指令时， 使所述处理器执行以下操作：利用一组聚合流守恒定律；确定存储容量限制；选择包括 ,4的线性函数的TE目标；确定遵守所述一组聚合流守恒定律、所述存储容量和所述 目标的系和B，其中#是通往目的地t的链路1上的内容c的常规数据流，#是链 路1上的内容c的聚合数据流，*| =i意味着节点k存储内容c，否则B是总传出流 的上限；确定联合提供路由和存储方案；以及在网络节点上存储内容c并基于所述联合提 供的路由和存储方案发送来自所述网络节点的流量。
【附图说明】
[0014] 为了更完整地理解本发明，现在参考以下结合附图和详细描述进行的简要说明， 其中的相同参考标号表不相同部分。
[0015] 图1A为示出了下游客户端节点请求的内容的常规流守恒的示意图。
[0016] 图1B为示出了具有存储能力的节点的新的流守恒的示意图。
[0017] 图1C为示出了4为分数值的流守恒的示意图。
[0018] 图2是显示用于在C0N中联合提供路由和存储的TE过程的一项实施例的流程图。
[0019] 图3A是为对比仿真绘制的归一化MLU的图。
[0020] 图3B是为对比仿真显示的归一化源负载的图。
[0021] 图4A是为第一仿真绘制的缓存大小VSMLU的图。
[0022] 图4B是为第二仿真绘制的缓存大小VSMLU的图。
[0023] 图4C是为第三仿真绘制的缓存大小VSMLU的图。
[0024] 图4D是为第四仿真绘制的缓存大小VSMLU的图。
[0025]图5A是为第一仿真绘制的缓存大小VS总源负载的图。
[0026]图5B是为第二仿真绘制的缓存大小VS总源负载的图。
[0027]图5C是为第三仿真绘制的缓存大小VS总源负载的图。
[0028]图?是为第四仿真绘制的缓存大小VS总源负载的图。
[0029] 图6A是为第一仿真绘制的缓存大小VS总成本的图。
[0030] 图6B是为第二仿真绘制的缓存大小VS总成本的图。
[0031] 图6C是为第三仿真绘制的缓存大小VS总成本的图。
[0032] 图6D是为第四仿真绘制的缓存大小VS总成本的图。
[0033]图7A是为第一仿真绘制的缓存大小VS总跳数的图。
[0034] 图7B是为第二仿真绘制的缓存大小VS总跳数的图。
[0035]图7C是为第三仿真绘制的缓存大小VS总跳数的图。
[0036]图7D是为第四仿真绘制的缓存大小VS总跳数的图。
[0037] 图8A是为第一仿真绘制的平均时延VS总跳数的图。
[0038] 图8B是为第二仿真绘制的平均时延VS总跳数的图。
[0039] 图8C是为第三仿真绘制的平均时延VS总跳数的图。
[0040] 图8D是为第四仿真绘制的平均时延VS总跳数的图。
[0041] 图9是典型的通用网络组件的示意图。
【具体实施方式】
[0042] 首先应理解，尽管下文提供一项或多项实施例的说明性实施方案，但所公开的系 统和/或方法可使用任何数目的技术来实施，无论该技术是当前已知还是现有的。本发明 决不应限于下文所说明的说明性实施方案、附图和技术，包括本文所说明并描述的示例性 设计和实施方案，而是可在所附权利要求书的范围以及其等效物的完整范围内修改。
[0043] 本文所公开的是用于实施TE以便在ICN/C0N中进行提供、路由和存储的系统、方 法和装置。虽然所公开的方法、系统和装置主要参照C0N和ICN进行描述，但是这些方法、 系统和装置可应用于具有以下共同特征的任意网络：（1)在同一网络层中部署（并且可管 理）路由/转发和网内存储；或者（2)在不同网络层中部署路由/转发和网内存储，但对路 由/转发和网内存储进行联合管理。
[0044] 本发明包括解释域内