基于網(wǎng)絡(luò)編碼的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)線性相關(guān)性判斷方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)容分發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)中的線性相關(guān)性判斷方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，用戶對互聯(lián)網(wǎng)的訪問已經(jīng)從點對點通信為主轉(zhuǎn)為內(nèi)容獲取為主。而傳統(tǒng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)僅傳輸內(nèi)容，并不感知內(nèi)容，從而造成了網(wǎng)絡(luò)上大量的冗余流量傳輸。為了解決由于內(nèi)容獲取而引發(fā)的內(nèi)容爆炸，無論是目前的互聯(lián)網(wǎng)還是研究界提出的未來網(wǎng)絡(luò)，都把緩存作為基本的手段，來滿足用戶對內(nèi)容的具有重尾特征的異步訪問。例如，互聯(lián)網(wǎng)采用的透明的Web Cach, P2P內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中的PPCacheXDN中的內(nèi)容緩存，以及研究界提出的信息/內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)NDN，DONA等。無論是內(nèi)容提供商還是網(wǎng)絡(luò)運營商，都傾向于在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部署泛在的緩存系統(tǒng)來降低網(wǎng)絡(luò)流量、提高用戶體驗。
[0003]網(wǎng)絡(luò)編碼是一種新的網(wǎng)絡(luò)通信模式，允許中間節(jié)點對所傳輸?shù)膬?nèi)容進行任意的編碼操作。目前，基于網(wǎng)絡(luò)編碼的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)已經(jīng)在諸如P2P內(nèi)容分發(fā)中得到了一定的應(yīng)用。目前的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)需要在內(nèi)容請求中攜帶每個節(jié)點所擁有的編碼數(shù)據(jù)塊的全局編碼系數(shù)矩陣，節(jié)點在接收到請求后需要根據(jù)自身的全局編碼系數(shù)矩陣和請求所攜帶的全局編碼系數(shù)矩陣進行高斯消元，并在此基礎(chǔ)上判斷能否服務(wù)接收到的請求。這種方式可以實現(xiàn)無誤差的服務(wù)，但是需要較高的通信代價和計算代價。因此，需要一種節(jié)約系統(tǒng)資源的線性無關(guān)性判斷方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提供一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)中的線性相關(guān)性判斷方法和裝置，能有效節(jié)約系統(tǒng)的通信帶寬和計算資源。所述技術(shù)方案如下:
[0005]第一方面，本發(fā)明提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)中的線性相關(guān)性判斷方法，包括下述步驟:
[0006]SI,內(nèi)容服務(wù)節(jié)點從網(wǎng)絡(luò)接口接收內(nèi)容請求；
[0007]S2,內(nèi)容服務(wù)節(jié)點解析所接收到的內(nèi)容請求，確定該請求的內(nèi)容標識CN和請求節(jié)點所擁有的該內(nèi)容的線性無關(guān)數(shù)據(jù)塊個數(shù)X ;
[0008]S3,內(nèi)容服務(wù)節(jié)點根據(jù)內(nèi)容標識CN確定在本地緩存中與內(nèi)容CN對應(yīng)的線性無關(guān)數(shù)據(jù)塊個數(shù)Y ;
[0009]S4,若Y>X，則內(nèi)容服務(wù)節(jié)點構(gòu)造一個隨機編碼數(shù)據(jù)塊，服務(wù)該請求，否則依據(jù)路由轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)請求。
[0010]其中，所述內(nèi)容請求由請求節(jié)點構(gòu)造并發(fā)送，至少包括:內(nèi)容標識和請求節(jié)點已經(jīng)擁有的該內(nèi)容標識的線性無關(guān)編碼數(shù)據(jù)塊的個數(shù)。
[0011]進一步地，所述內(nèi)容被分成若干個相等長度的數(shù)據(jù)塊，內(nèi)容標識用于標識完整的內(nèi)容，而不是單獨的數(shù)據(jù)塊。
[0012]進一步地，所述內(nèi)容服務(wù)節(jié)點構(gòu)造一個隨機編碼數(shù)據(jù)塊，服務(wù)該請求，包括:
[0013]生成Y個隨機編碼系數(shù)；
[0014]基于該Y個編碼系數(shù)和Y個數(shù)據(jù)塊進行線性組合，生成隨機編碼數(shù)據(jù)塊；
[0015]計算該編碼數(shù)據(jù)塊的全局編碼系數(shù)；
[0016]構(gòu)建響應(yīng)報文，包括隨機編碼數(shù)據(jù)塊和全局編碼系數(shù)。
[0017]第二方面，本發(fā)明提出一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)的服務(wù)節(jié)點裝置，包括:
[0018]請求獲取模塊，用于從網(wǎng)絡(luò)接口獲取內(nèi)容請求，所述內(nèi)容請求至少包括內(nèi)容標識和請求節(jié)點具有的與該內(nèi)容標識相對應(yīng)的線性無關(guān)數(shù)據(jù)塊個數(shù)；
[0019]請求解析模塊，用于從內(nèi)容請求中解析出內(nèi)容標識和請求節(jié)點所具有的與該內(nèi)容標識相對應(yīng)的線性無關(guān)數(shù)據(jù)塊個數(shù)；
[0020]緩存模塊，用于緩存內(nèi)容；
[0021]服務(wù)決策模塊，用于判斷當(dāng)前緩存的內(nèi)容能否服務(wù)內(nèi)容請求；
[0022]響應(yīng)生成模塊，用于依據(jù)本地緩存的線性無關(guān)數(shù)據(jù)塊生成新的編碼數(shù)據(jù)塊和全局編碼系數(shù)，并構(gòu)成響應(yīng)數(shù)據(jù)包；
[0023]路由轉(zhuǎn)發(fā)表，用于存儲內(nèi)容名或內(nèi)容名對應(yīng)的目的地址的轉(zhuǎn)發(fā)信息；
[0024]請求轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于根據(jù)路由信息表將內(nèi)容請求轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳；
[0025]響應(yīng)獲取模塊，用于從網(wǎng)絡(luò)接口獲取其它節(jié)點發(fā)送的響應(yīng)數(shù)據(jù)包；
[0026]響應(yīng)發(fā)送模塊，用于將響應(yīng)數(shù)據(jù)包發(fā)送給請求節(jié)點。
[0027]第三方面，本方面提出一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)的請求節(jié)點裝置，包括:
[0028]請求發(fā)送模塊，用于生成內(nèi)容請求，并根據(jù)路由信息表將其發(fā)送給下一跳，所述內(nèi)容請求至少包括內(nèi)容標識和請求節(jié)點擁有的與該內(nèi)容標識對應(yīng)的線性無關(guān)數(shù)據(jù)塊個數(shù)；
[0029]內(nèi)容接收模塊，用于接收編碼數(shù)據(jù)塊，并依據(jù)全局編碼系數(shù)判斷其與已經(jīng)擁有的數(shù)據(jù)塊的線性相關(guān)性。
[0030]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0031]通過在內(nèi)容請求中僅攜帶請求節(jié)點所請求的內(nèi)容的線性無關(guān)數(shù)據(jù)塊的個數(shù)，能有效降低內(nèi)容請求所引起的通信開銷，節(jié)約帶寬資源；服務(wù)節(jié)點根據(jù)線性無關(guān)數(shù)據(jù)塊的個數(shù)而非線性無關(guān)數(shù)據(jù)塊的全局編碼系數(shù)矩陣進行服務(wù)決策，無需進行計算密集型的高斯消元操作，大幅降低了計算開銷。
[0032]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0033]圖1示出了依據(jù)本發(fā)明一實施方式的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)塊線性無關(guān)性判斷方法的流程圖。
[0034]圖2示出了依據(jù)本發(fā)明一實施方式的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)的隨機編碼數(shù)據(jù)塊生成方法的流程圖。
[0035]圖3示出了依據(jù)本發(fā)明一實施方式的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)的服務(wù)節(jié)點裝置圖。
[0036]圖4示出了依據(jù)本發(fā)明一實施方式的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)的請求節(jié)點裝置圖。
【具體實施方式】
[0037]下面詳細描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0038]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關(guān)聯(lián)的列出項的任一單元和全部組合。
[0039]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0040]圖1給出了依據(jù)本發(fā)明一實施方式的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)塊線性無關(guān)性判斷方法的流程圖，包括:
[0041]內(nèi)容服務(wù)節(jié)點從網(wǎng)絡(luò)接口接收內(nèi)容請求；請求到達后，內(nèi)容服務(wù)節(jié)點解析內(nèi)容請求，確定所請求的內(nèi)容標識CN和請求節(jié)點所擁有的該內(nèi)容的線性無關(guān)數(shù)據(jù)塊個數(shù)X ;內(nèi)容服務(wù)節(jié)點根據(jù)內(nèi)容標識CN確定在本地所緩存的內(nèi)容CN對應(yīng)的線性無關(guān)數(shù)據(jù)塊個數(shù)Y ;若Y>X，則內(nèi)容服務(wù)節(jié)點構(gòu)造一個隨機編碼數(shù)據(jù)塊，服務(wù)該請求，否則依據(jù)路由轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)請求。
[0042]在基于網(wǎng)絡(luò)編碼的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)中，內(nèi)容被分為多個相同大小的數(shù)據(jù)塊。內(nèi)容標識用于唯一標識完整的內(nèi)容，而非標識特定的數(shù)據(jù)塊。在具體實現(xiàn)時，一個完整的文件可以僅具有一個標識；或者，可以將一個完整的大文件分為若干個粗粒度的段，給每個文件段賦一個標識，每個文件段再分為若干個數(shù)據(jù)塊。當(dāng)請求同一個文件的多個編碼數(shù)據(jù)塊時，內(nèi)容請求的內(nèi)容標識相同。
[0043]內(nèi)容請求由請求節(jié)點所生成，至少包括內(nèi)容標識和與該內(nèi)容標識對應(yīng)的線性無關(guān)數(shù)據(jù)塊的個數(shù)。內(nèi)容請求可能還會包括其它信息，如用于檢測請求轉(zhuǎn)發(fā)循環(huán)的請求唯一標記，本發(fā)明對內(nèi)容請求額外包含的信息不作限制。
[0044]所述的與內(nèi)容標識對應(yīng)的線性無關(guān)數(shù)據(jù)塊的個數(shù)，由請求節(jié)點確定并包含在內(nèi)容請求中。請求節(jié)點在內(nèi)容獲取的過程中，保存接收到的與已有編碼數(shù)據(jù)塊線性無關(guān)的數(shù)據(jù)塊。
[0045]當(dāng)內(nèi)容服務(wù)節(jié)點判斷可以服務(wù)接收到的請求時，按照圖2的流程生成新的編碼數(shù)據(jù)塊，并構(gòu)造響應(yīng)消息，向請求節(jié)點發(fā)送響應(yīng)；而如果內(nèi)容服務(wù)節(jié)點無法服務(wù)接收到的請求，則內(nèi)容服務(wù)節(jié)點根據(jù)內(nèi)容標識確定該請求需要被轉(zhuǎn)發(fā)的端口。具體地，內(nèi)容服務(wù)節(jié)點可以通過一個鍵值查找路由轉(zhuǎn)發(fā)表確定該請求需要被轉(zhuǎn)發(fā)的端口，該鍵值由內(nèi)容標識經(jīng)過一個映射函數(shù)而產(chǎn)生。在基于內(nèi)容的路由系統(tǒng)中，該映射函數(shù)可以是冪等函數(shù)，即鍵值就是內(nèi)容標識；而在基于地址的路由系統(tǒng)中，該映射函數(shù)用于將內(nèi)容標識映射到地址，鍵值為內(nèi)容標識所對應(yīng)的地址。
[0046]圖2給出了依據(jù)本發(fā)明一實施方式的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)的隨機編碼數(shù)據(jù)塊生成方法的流程圖。當(dāng)一個內(nèi)容服務(wù)節(jié)點確定其可以服務(wù)請求，即具有與請求節(jié)點線性無關(guān)的數(shù)據(jù)塊時，首先生成Y個隨機的局部編碼系數(shù)C1, c2，...，cY。其次，對所緩存的Y個編碼數(shù)據(jù)塊k b2，...，卜進行線性組合，生成新的編碼數(shù)據(jù)塊b =C1.bi+c2.b2+...+cY.bY。最后，計算新生成的編