一种基于多代理的动态数据源管理方法

摘要

本发明涉及一种基于多代理的动态数据源管理方法，网络中有数据内容产生时，Provider发送含有其内容名字及签名信息的Register报告到网络中所有移动代理服务器MAs处；MAs在接到Register报告后，Provider计算自身所携带内容的数据源请求移动率PRMR值；根据PRMR值的大小来判断采取的绑定更新模式或缓存处理模式。本发明将数据源的移动更新同时在多个代理间进行，根据不同的通信模式采取相应的管理策略，合理进行内容缓存，充分利用网络特性减小数据源移动带来的切换时延，优化命名数据网络性能，降低网络更新开销，实现对数据源移动性的支持。

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络领域，特别涉及一种基于多代理的动态数据源管理 方法。

背景技术

随着人们对IT产品的依赖性不断增强，互联网移动流量激增，人们对于数 据内容的需求日益强烈，网络应用的主体逐步向内容请求和信息服务演进。为 了适应网络不断增长的数据内容访问需求，信息中心网络(Information-Centric  Networking，ICN)作为一种革命式(Clean-Slate)的未来互联网设计思路，让 数据内容本身成为网络通信的主体单元，将网络通信模式从关注“在哪”(地址、 服务器)转变为关注“是什么”，即用户和应用通信的目的和意向，成为未来 Internet设计的重要模式。当前，以信息为中心的数据传输网络多采用分层结构 化的命名方式对内容进行命名，在内容分发时，基于内容名字进行报文的路由 转发，例如命名数据网络(Named Data Networking，NDN)。当数据源移动时， 由于需要动态的更新维护路由信息，结构化的命名方式将给网络带来巨大的更 新开销。如附图1所示，由Z域产生的移动数据源(Mobile Source，MS)断开 与Z域的连接而移动到Y域，Consumer C仍按照名字路由前往Z域请求数据， 但由于MS已经移动到Y域，请求者将不能获取任何数据内容。

研究人员针对上述问题，提出了一些解决方案，这些方案在一定程度上解 决了路由更新问题，但也存在着诸多不足：一方面，在TCP/IP架构下，网络通 过边界网关协议(Broader Gateway Protocol，BGP)和核心路由器(Core Routers， CR)更新路由表的方式来进行数据源移动性管理不适用于移动实体数目庞大的 NDN网络，并且考虑到缓存的有效利用，基于封装和临时修改内容标识的方案 也不宜采用。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种基于多代理的动态数据源管理方 法，根据数据源请求移动率PRMR的大小，将命名数据网络NDN数据源移动 管理划分为两个不同的移动管理模式，将数据源的移动更新同时在多个代理间 进行，根据不同的通信模式采取相应的管理策略，并合理进行内容缓存，充分 利用网络特性减小数据源移动带来的切换时延，优化命名数据网络性能，降低 网络更新开销，实现对数据源移动性的支持。

按照本发明所提供的设计方案，一种基于多代理的动态数据源管理方法，包含 如下步骤：

步骤1.网络中有数据内容产生时，Provider发送含有其内容名字及签名信息 的Register报告到网络中所有移动代理服务器MAs处；

步骤2.MAs在接到Register报告后，Provider计算自身所携带内容的数据源 请求移动率PRMR值；

步骤3.根据PRMR值的大小来判断采取的移动管理模式，其中，移动管理模 式包含绑定更新模式和缓存处理模式。

步骤3中若数据源请求移动率PRMR＞γ，则采用绑定更新模式；否则， 采用缓存处理模式，其中，γ为绑定更新模式和缓存处理模式的界定阈值。

所述绑定更新模式注册过程包含如下步骤：

(1)Provider发送含有其内容名字及签名信息的Updating BIT消息到所有 MAs处进行MAs的绑定信息表BIT表项更新，MAs在收到消息后，对其维护 的对应表项内容进行更新；

(2)当网络中有请求者请求数据内容时，Consumer发送查询位置0并且含 有所需内容名字及签名信息的Content Request消息报告到网络中所有的MAs 处；

(3)若网络中任一MAs中缓存有该项请求数据内容，则直接向Consumer 提供内容服务；若网络中MAs的缓存中都没有该项请求数据内容，则在收到 Content Request消息后，MAs向Consumer回复一个Reply消息，进入下一步骤。

(4)在Consumer收到MAs发送的Reply消息后，由于没有收到相应的数 据包，则比较各个MAs在收到Content Request消息后响应Reply消息的返回时 间T_MC，选择T_MC值最小的移动路由代理MA作为路由查询代理，Consumer将查 询位置1后的Content Request消息发送给该路由查询代理，以获取路由信息；

(5)MA在收到Content Request消息后，按照最长前缀匹配查找相应的出 口信息，同时将该Content Request按照BIT表进行转发，并记录该请求的BIT 表对应表项信息，以备数据包返回使用；

(6)Provider在收到Content Request消息后，将带有BIT表信息的数据包 发还给MA。

所述缓存处理模式注册过程包含如下步骤：

(1)Provider比较各个MAs在接收到Register报告后响应的返回时间T_MP， 选择T_MP值最小的MA作为数据缓存代理，当Provider发生移动前，预先将含有 其内容名字、签名信息及数据内容的Caching Data消息发送到数据缓存代理， 该MA对Provider作响应回复后，向其他网络中的其他MAs发送关于该项数据 内容的Updating BIT表消息，更新所有MAs路由信息；

(2)当网络中有请求者请求数据内容时，Consumer发送查询位置0并且含 有所需内容名字及签名信息的Content Request消息报告到网络中所有的MAs 处；

(3)网络中的某个MAs在收到Content Request后，通过最长前缀匹配查 找发现缓存有该项数据内容，则直接将含有移动数据源内容的名字、签名信息 和数据内容的数据包发送给Consumer，完成内容的请求过程。

BIT表信息包含移动数据源内容的名字、前向转发出口信息、接收请求入口 信息、信息的生存期及信息数据缓存字段，其中信息数据缓存字段在缓存处理 模式中是可选内容。

本发明基于多代理的动态数据源管理方法的有益效果：

1.本发明可适用于移动实体数目庞大的NDN网络，根据数据源请求移动率 PRMR的大小，将命名数据网络NDN数据源移动管理划分为两个不同的 移动管理模式，将数据源的移动更新同时在多个代理间进行，根据不同 的通信模式采取相应的管理策略，并合理进行内容缓存，充分利用网络 特性减小数据源移动带来的切换时延，优化命名数据网络性能，降低网 络更新开销，实现对数据源移动性的支持。

2.本发明中的绑定更新模式将数据源的移动信息向所有移动代理服务器进 行注册更新，使请求者在请求内容时从所有移动代理服务器中选择最优 的提供服务，减少了传输时延，并且在某一移动代理服务器故障时可以 提供备份处理，提供对数据源移动性的支持。

3.本发明中的缓存处理模式同样适用BIT表进行数据源移动性管理，其中信 息数据缓存字段为可选字段，根据数据源请求移动率的划分的不同移动 性管理模式来确定是否对数据进行缓存，将采取缓存策略的信息内容数 据存在该信息数据缓存字段，通过使用网络缓存特性，在MA处请求到达 率低且子网切换频繁的数据内容进行缓存处理，在数据源发生移动后则 不再进行绑定更新处理，以减小网络的管理开销。

附图说明：

图1为现有技术中数据源移动原理图；

图2为本发明的原理示意图；

图3为本发明的绑定更新模式注册流程示意图；

图4为本发明的缓存处理模式注册流程示意图；

图5为本发明的流程示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明，并通过优选的实 施例详细说明本发明的实施方式，但本发明的实施方式并不限于此。

一种基于多代理的动态数据源管理方法，包含如下步骤：

步骤1.网络中有数据内容产生时，Provider发送含有其内容名字及签名信息 的Register报告到网络中所有移动代理服务器MAs处；

步骤2.MAs在接到Register报告后，Provider计算自身所携带内容的数据源 请求移动率PRMR值；

步骤3.根据PRMR值的大小来判断采取的移动管理模式，其中，移动管理模 式包含绑定更新模式和缓存处理模式。

步骤3中若数据源请求移动率PRMR＞γ，则采用绑定更新模式；否则， 采用缓存处理模式，其中，γ为绑定更新模式和缓存处理模式的界定阈值。

绑定更新模式注册过程包含如下步骤：

(1)若PRMR＞γ，Provider发送含有其内容名字及签名信息的Updating  BIT消息到所有MAs处进行MAs的绑定信息表BIT表项更新，MAs在收到消 息后，对其维护的对应表项内容进行更新；

(2)当网络中有请求者请求数据内容时，Consumer发送查询位置0并且含 有所需内容名字及签名信息的Content Request消息报告到网络中所有的MAs 处；

(3)若网络中任一MAs中缓存有该项请求数据内容，则直接向Consumer 提供内容服务；若网络中MAs的缓存中都没有该项请求数据内容，则在收到 Content Request消息后，MAs向Consumer回复一个Reply消息，进入下一步骤。

(4)在Consumer收到MAs发送的Reply消息后，由于没有收到相应的数 据包，则比较各个MAs在收到Content Request消息后响应Reply消息的返回时 间T_MC，选择T_MC值最小的移动路由代理MA作为路由查询代理，Consumer将查 询位置1后的Content Request消息发送给该路由查询代理，以获取路由信息；

(5)MA在收到Content Request消息后，按照最长前缀匹配查找相应的出 口信息，同时将该Content Request按照BIT表进行转发，并记录该请求的BIT 表对应表项信息，以备数据包返回使用；

(6)Provider在收到Content Request消息后，将带有BIT表信息的数据包 发还给MA。

数据源在发生移动后，由网络中的多个代理动态实时地维护数据源的当前 连接信息，当请求者请求数据内容时，需要通过选择与其距离最近的MA获取 正确的路径信息，以到达数据源处获取数据内容。当Consumer要从Provider处 获取内容时，数据包的转发路径是：Consumer→MAs→MA→Provide；数据包返 回路径是：Provider→MA→Consumer。

缓存处理模式注册过程包含如下步骤：

(1)若PRMR≤γ，Provider比较各个MAs在接收到Register报告后响应 的返回时间T_MP，选择T_MP值最小的MA作为数据缓存代理，当Provider发生移动 前，预先将含有其内容名字、签名信息及数据内容的Caching Data消息发送到 数据缓存代理，该MA对Provider作响应回复后，向其他网络中的其他MAs发 送关于该项数据内容的Updating BIT表消息，更新所有MAs路由信息；

(2)当网络中有请求者请求数据内容时，Consumer发送查询位置0并且含 有所需内容名字及签名信息的Content Request消息报告到网络中所有的MAs 处；

(3)网络中的某个MAs在收到Content Request后，通过最长前缀匹配查 找发现缓存有该项数据内容，则直接将含有移动数据源内容的名字、签名信息 和数据内容的数据包发送给Consumer，完成内容的请求过程。

通过使用网络缓存特性，在MA处对请求到达率低且子网切换频繁的数据 内容进行缓存处理，在数据源发生移动后则不再进行绑定更新处理以减小网络 的管理开销，Consumer可以直接从MA处获取数据内容，其数据包转发路径是： Consumer→MAs→MA；数据包返回路径是：MA→Consumer。

BIT表信息包含移动数据源内容的名字、前向转发出口信息、接收请求入口 信息、信息的生存期及信息数据缓存字段，其中信息数据缓存字段在缓存处理 模式中是可选内容。

本发明可适用于移动实体数目庞大的NDN网络，根据数据源请求移动率 PRMR的大小，将命名数据网络NDN数据源移动管理划分为两个不同的移动管 理模式，将数据源的移动更新同时在多个代理间进行，根据不同的通信模式采 取相应的管理策略，并合理进行内容缓存，充分利用网络特性减小数据源移动 带来的切换时延，优化命名数据网络性能，降低网络更新开销，实现对数据源 移动性的支持。

本发明并不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种 变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围 内。