命名數據網絡下一種實時流數據分發的方法技術

本發明專利技術涉及網絡通信技術領域，涉及命名數據網絡下的一種實時流數據分發的方法；解決實時流數據分發不高效及用戶與流數據源缺少交互問題；包括實時流數據分發機制和用戶與流數據源服務器之間交互機制；實時流數據分發機制包括實時流數據分發鏈路建立過程和實時流數據分發鏈路斷開過程；用戶與流數據源服務器之間交互機制通過流數據源服務器沿實時流數據分發鏈路分發特定數據包實現，所有收到特定數據包的路由節點構建反向PIT條目以建立用戶到流數據源服務器的反向通信鏈路，用戶沿建立的反向通信鏈路發送用戶產生的用戶數據包；本發明專利技術能夠實現高效的實時流數據分發,并增加用戶與流數據源的交互性保證。

【技術實現步驟摘要】
命名數據網絡下一種實時流數據分發的方法
本專利技術涉及網絡通信
，特別涉及命名數據網絡下的一種實時流數據分發的方法。
技術介紹
命名數據網絡(NDN,NamedDataNetworking)是近些年來提出的一種試圖替代傳統基于TCP/IP協議的網絡的未來互聯網架構，其通過統一化的數據命名和網絡內置的緩存，將通信核心從通信節點的位置轉移到通信請求的內容。NDN架構下的內容分發完全是由數據接收端，也就是數據請求方發起，用戶通過拉(pull)的方式獲取數據。NDN的通信流程主要是：用戶發出請求一個內容的興趣包(Interest)；興趣包到達路由節點后，首先在內容緩存(ContentStore，CS)中查找是否存在相應數據包(Data)，如果存在則直接返回相應數據包給用戶，如果不存在則查找未決興趣表(PendingInterestTable，PIT)；如果PIT中存在相同的內容請求則記錄該興趣包來源端口并丟棄該興趣包，不存在查找轉發信息表(ForwardingInformationBase，FIB)；如果FIB中存在相應內容名字前綴就按照FIB中查找到的轉發端口轉發該興趣包,同時在PIT中記錄該興趣信息,否則丟棄該興趣包。當內容源收到該興趣包之后，返回相應數據包。中間節點根據PIT中記錄沿反向路徑轉發該數據包，并根據緩存決策策略決定是否在CS中緩存該數據包。目前NDN架構下的實時流數據的分發是利用標準的NDN通信流程進行數據分發，用戶通過實時發送興趣包獲取相應內容，現有方法存在以下問題:首先,NDN基于包級別的全狀態路由轉發對于實時流數據分發業務操作流程復雜，路由節點需要構建、刪除大量的PIT條目，加重了網絡路由節點負擔。其次,NDN基于拉的內容分發模式使得用戶需要實時發送大量的興趣包，并需要保證用戶請求與流數據源分發同步，這需要額外的操作開銷,同時降低了數據分發的實時性。最后，對于一些需要實時獲取用戶交互數據的實時流數據分發業務(例如網絡直播，需要用戶的互動參與)，由于用戶只能收數據而不能主動發數據(這需要流數據源發出內容請求才能實現，但流數據源不能識別是哪個用戶正在請求數據)，故缺少用戶與流數據源的交互操作。因此，設計一種高效并具有交互性保證的實時流數據的分發方法，對NDN架構下的內容分發有著重要的意義。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，提出了命名數據網絡下的一種實時流數據分發方法，能夠實現高效的實時流數據分發,并增加用戶與流數據源的交互性保證。命名數據網絡下的一種實時流數據分發方法包括：實時流數據分發機制和用戶與流數據源服務器之間交互機制；所述實時流數據分發機制包括實時流數據分發鏈路建立過程和實時流數據分發鏈路斷開過程。所述實時流數據分發鏈路建立過程，具體包括以下步驟：S401：用戶向其接入的路由節點發送特定興趣包，請求獲得所需要的實時流數據；S402：路由節點收到特定興趣包,獲得特定興趣包中內容名字，并根據內容名字依次查找節點的未決興趣表PIT與轉發信息表FIB來決定是本地處理該特定興趣包還是轉發該特定興趣包；如果PIT表中存在相同的內容請求，路由節點就向對應內容條目的請求來源端口列表中添加特定興趣包來源端口，并丟棄特定興趣包；如果PIT表中不存在相同的內容請求，路由節點就繼續查找FIB表；如果FIB表中找到內容請求對應路由轉發端口，路由節點就向轉發端口轉發特定興趣包，并在PIT表中記錄請求信息，請求信息包括內容名字、興趣包來源端口和特定興趣包轉發端口；如果FIB表中沒有找到內容請求對應路由，路由節點就直接丟棄特定興趣包；S403：流數據源服務器收到特定興趣包,根據PIT表中記錄向路由節點順序推送實時產生的正常數據包序列；S404：路由節點順序收到來自流數據源服務器發送的正常數據包，并根據PIT表中記錄向請求來源端口列表中所有端口轉發正常數據包，同時路由節點每在收到正常數據包后就重置該PIT記錄的生存時間，以此來保證數據分發路徑不會因超時而被刪除，且不在內容緩存CS中緩存正常數據包；S405：用戶順序接收到正常數據包，根據需要將正常數據包交給相應的流數據應用進行數據包的處理。所述實時流數據分發鏈路斷開過程，具體包括以下步驟：S501：用戶向其接入的路由節點發送注銷興趣包，請求斷開流數據分發過程；S502：路由節點收到注銷興趣包，獲得注銷興趣包中內容名字，并根據內容名字查找節點的未決興趣表PIT；在PIT表中查找到相應內容請求后，路由節點就從對應內容條目的請求來源端口列表中刪除注銷興趣包的來源端口；在刪除注銷興趣包的來源端口之后，如果內容條目的請求來源端口列表為空，路由節點按照內容條目的轉發端口轉發注銷興趣包，并在轉發完成后刪除內容條目；如果內容條目的請求來源端口列表不為空，路由節點就直接丟棄注銷興趣包；S503：流數據源服務器收到注銷興趣包,根據PIT表中記錄刪除注銷興趣包來源端口；由于不存在請求端口，流數據源服務器斷開正常數據包發送，此后用戶不會收到來自流數據源服務器發送的正常數據包。所述用戶與流數據源服務器之間交互機制，包括以下步驟：S601：流數據源服務器使用流數據分發機制建立的流數據分發鏈路向用戶發送特定數據包,用以獲得所需的用戶實時產生的數據；S602：路由節點收到特定數據包，根據特定數據包中內容名字建立用戶到流數據源的反向PIT條目，同時路由節點按照未決興趣表PIT中根據流數據分發機制建立的內容條目轉發特定數據包；S603：用戶收到特定數據包，根據需要沿反向PIT鏈路向流數據源發送用戶自己產生的用戶數據包；S604：路由節點收到用戶產生的用戶數據包，根據未決興趣表PIT中反向PIT條目轉發用戶數據包，但路由節點不刪除反向PIT條目，同時路由節點不在內容緩存CS中緩存用戶數據包；S605：流數據源服務器接收到來自用戶的用戶數據包。所述的反向PIT條目是指路由節點收到特定數據包后在未決興趣表PIT中創建的內容條目；條目包含內容名字、數據包來源端口和生存時間三個字段；內容名字由表示反向的字段和特定數據包名字組成，數據包來源端口是指特定數據包的來源端口，生存時間是反向PIT條目的生存時間，生存時間數值由流數據源服務器設定。所述的反向PIT鏈路是指用戶到流數據源服務器的路徑上所有路由節點未決興趣表PIT中反向PIT條目建立起來的穩定鏈路。與現有技術相比本專利技術的有益效果是：1.本專利技術所述的實時流數據分發的方法通過使用特定興趣包在數據源和用戶之間建立穩定的分發鏈路保證了實時流數據分發的可靠性，增加了分發效率，同時降低了網絡的控制開銷；2.本專利技術所述的實時流數據分發的方法在數據包分發過程中由于不緩存流數據源分發的數據包，使得路由節點可以更合理利用其緩存空間；3.本專利技術所述的實時流數據分發的方法通過使用注銷興趣包斷開數據分發鏈路，使得路由節點能夠實時控制流數據包轉發，避免了無用的流數據分發；4.本專利技術所述的實時流數據分發的方法通過流數據源利用數據分發鏈路分發特定數據包建立反向PIT鏈路，實現了用戶與流數據源的實時交互；附圖說明圖1-a是本專利技術實施例提供的興趣包格式圖；圖1-b是本專利技術實施例提供的數據包格式圖；圖2是本專利技術實施例提供的未決興趣表PIT的格式圖；圖3是本專利技術所述的命名數據網絡下實時流本文檔來自技高網...

【技術保護點】
命名數據網絡下的一種實時流數據分發方法，其特征在于，所述方法包括：實時流數據分發機制和用戶與流數據源服務器之間交互機制；所述實時流數據分發機制包括實時流數據分發鏈路建立過程和實時流數據分發鏈路斷開過程。

【技術特征摘要】
1.命名數據網絡下的一種實時流數據分發方法，其特征在于，所述方法包括：實時流數據分發機制和用戶與流數據源服務器之間交互機制；所述實時流數據分發機制包括實時流數據分發鏈路建立過程和實時流數據分發鏈路斷開過程。2.根據權利要求1所述的命名數據網絡下的一種實時流數據分發方法，其特征在于：所述實時流數據分發鏈路建立過程，具體包括以下步驟：S401：用戶向其接入的路由節點發送特定興趣包，請求獲得所需要的實時流數據；S402：路由節點收到特定興趣包,獲得特定興趣包中內容名字，并根據內容名字依次查找節點的未決興趣表PIT與轉發信息表FIB來決定是本地處理該特定興趣包還是轉發該特定興趣包；如果PIT表中存在相同的內容請求，路由節點就向對應內容條目的請求來源端口列表中添加特定興趣包來源端口，并丟棄特定興趣包；如果PIT表中不存在相同的內容請求，路由節點就繼續查找FIB表；如果FIB表中找到內容請求對應路由轉發端口，路由節點就向轉發端口轉發特定興趣包，并在PIT表中記錄請求信息，請求信息包括內容名字、興趣包來源端口和特定興趣包轉發端口；如果FIB表中沒有找到內容請求對應路由，路由節點就直接丟棄特定興趣包；S403：流數據源服務器收到特定興趣包,根據PIT表中記錄向路由節點順序推送實時產生的正常數據包序列；S404：路由節點順序收到來自流數據源服務器發送的正常數據包，并根據PIT表中記錄向請求來源端口列表中所有端口轉發正常數據包，同時路由節點每在收到正常數據包后就重置該PIT記錄的生存時間，以此來保證數據分發路徑不會因超時而被刪除，且不在內容緩存CS中緩存正常數據包；S405：用戶順序接收到正常數據包，根據需要將正常數據包交給相應的流數據應用進行數據包的處理。3.根據權利要求1所述的命名數據網絡下的一種實時流數據分發方法，其特征在于：所述實時流數據分發鏈路斷開過程，具體包括以下步驟：S501：用戶向其接入的路由節點發送注銷興趣包，請求斷開流數據分發過程；S502：路由節點收到注銷興趣包，獲得注銷興趣包中內容名字，并根據內容名字查找節點的未決興趣表PIT；在PIT表中查找到相...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李玲，范闖闖，楊秀華，湯海燕，駱寶童，高華照，佟余琪，顧琳，渠云龍，劉丹，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：吉林,22