任珂欣，王興偉，馬連博，黃 敏

1.東北大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，沈陽 110169

2.東北大學(xué) 軟件學(xué)院，沈陽 110169

3.東北大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，沈陽 110819

1 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展，大量終端加入網(wǎng)絡(luò)[1]，用戶請求的數(shù)量與過去相比增長幅度巨大，這使得大量數(shù)據(jù)涌入網(wǎng)絡(luò)，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)流量激增[2]。信息中心網(wǎng)絡(luò)（information centric networking，ICN）能夠提供網(wǎng)內(nèi)緩存機(jī)制，這一定程度上減少了網(wǎng)絡(luò)流量[3]，但信息中心網(wǎng)絡(luò)中的內(nèi)容數(shù)量龐大，而且網(wǎng)絡(luò)中的路由器節(jié)點緩存能力有限[4]，因此大量內(nèi)容仍然需要從網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容服務(wù)器中獲取。缺乏有效的負(fù)載均衡機(jī)制會導(dǎo)致單一內(nèi)容服務(wù)器負(fù)載過重，網(wǎng)絡(luò)局部陷入擁塞，路由時延增加等一系列問題。由于以上原因，急需提供一種有效的面向ICN的負(fù)載均衡機(jī)制。

目前已經(jīng)有一些對ICN擁塞控制機(jī)制的研究，但是這些研究沒有考慮網(wǎng)絡(luò)的整體負(fù)載。文獻(xiàn)[5]提出了一種基于滑動窗口的ICN擁塞控制機(jī)制，當(dāng)路由器檢測到擁塞時沿興趣包路徑的反方向發(fā)送NAK（negative acknowledgement），并縮小滑動窗口，收到NAK的節(jié)點接口權(quán)重減小。文獻(xiàn)[6]設(shè)計了一種緩存策略和一種路由策略控制網(wǎng)絡(luò)流量，一方面通過提高緩存命中率緩解擁塞，另一方面當(dāng)檢測到某條鏈路擁塞時，興趣包不選擇擁塞鏈路對應(yīng)的接口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而是重新選擇轉(zhuǎn)發(fā)接口。與文獻(xiàn)[6]中的單路徑路由策略不同，文獻(xiàn)[7]設(shè)計了一種基于多路徑的擁塞避免機(jī)制，在為請求節(jié)點設(shè)置工作路徑的同時，為其分配一條備用路徑，當(dāng)工作路徑發(fā)生擁塞時，請求節(jié)點選擇備用路徑轉(zhuǎn)發(fā)。文獻(xiàn)[8]采用慢開始和滑動窗口結(jié)合的方式實現(xiàn)擁塞控制機(jī)制。以上機(jī)制可以提供興趣包路由過程中某段鏈路的擁塞控制，但沒有考慮全局的負(fù)載是否均衡。此外，上述設(shè)計是在路由器檢測到擁塞后觸發(fā)負(fù)載均衡機(jī)制，但擁塞的發(fā)生可能會造成丟包等問題，這不僅會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)能耗增加，同時會提高時延，使得用戶的服務(wù)體驗質(zhì)量降低。除了因為鏈路傳輸速率無法滿足網(wǎng)絡(luò)的輸入負(fù)載外，路由器的處理速度無法滿足網(wǎng)絡(luò)請求速度也是網(wǎng)絡(luò)瓶頸之一。基于以上原因，本文設(shè)計的負(fù)載均衡機(jī)制定期對路由器和鏈路在一段時間后的負(fù)載進(jìn)行預(yù)測，并通過預(yù)測負(fù)載來判斷是否需要執(zhí)行負(fù)載均衡機(jī)制。

網(wǎng)絡(luò)負(fù)載與路由過程息息相關(guān)[1]，因此本文設(shè)計路由機(jī)制用于解決網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不均衡的問題。由于基于仿生的網(wǎng)絡(luò)具有很好的自組織性[9]，與預(yù)計算策略相比[10]，基于仿生的負(fù)載均衡更加靈活[11]。在眾多仿生算法中選擇基于蟻群算法設(shè)計路由策略，是因為ICN路由的思想與蟻群行為具有相似性[12]。首先，ICN關(guān)注內(nèi)容本身而非內(nèi)容位置[13]，螞蟻關(guān)注食物本身而非食物位置；其次，在路由過程中，螞蟻相當(dāng)于興趣包，興趣請求節(jié)點相當(dāng)于螞蟻巢穴，內(nèi)容相當(dāng)于食物，蟻群尋找到食物源的最短路徑即尋找到內(nèi)容提供者的最短路徑。本文設(shè)計的路由機(jī)制需要綜合考慮路由路徑長度和路由器及鏈路負(fù)載，返回由請求節(jié)點到內(nèi)容源節(jié)點的最優(yōu)路徑。

自然界中的螞蟻包括蟻后、雄蟻和工蟻。蟻后是具有生殖能力的雌性，負(fù)責(zé)繁育工蟻，但無法直接參與覓食行為；雄蟻的主要職責(zé)是與蟻后交配產(chǎn)生工蟻；在蟻群中，工蟻的數(shù)量最多，它們的主要職責(zé)包括采集食物，建造巢穴，哺育幼蟲等。與天然螞蟻對應(yīng)，本文將螞蟻分為3類。蟻后是一個表結(jié)構(gòu)，其中包含局部范圍節(jié)點的預(yù)測負(fù)載信息，根據(jù)蟻后表可以判斷是否需要生成工蟻，并觸發(fā)蟻群分工啟發(fā)的路由器負(fù)載均衡機(jī)制或鏈路負(fù)載均衡機(jī)制；雄蟻是一種請求應(yīng)答報文，通過雄蟻與當(dāng)前節(jié)點的鄰居節(jié)點通信，以獲得生成本地蟻后表需要的內(nèi)容并判斷是否觸發(fā)負(fù)載均衡機(jī)制，即通過雄蟻與蟻后的結(jié)合，判斷是否需要生成工蟻；與自然工蟻采集食物的行為對應(yīng)，負(fù)載均衡機(jī)制中的工蟻根據(jù)鏈路信息素濃度在負(fù)載均衡機(jī)制中迭代出到達(dá)內(nèi)容服務(wù)器的最優(yōu)路徑。由于ICN具有網(wǎng)內(nèi)緩存的能力，網(wǎng)絡(luò)中的路由器節(jié)點既相當(dāng)于食物源又相當(dāng)于螞蟻的巢穴。每一個節(jié)點都包含一個蟻后、若干雄蟻和若干工蟻，且工蟻的數(shù)量遠(yuǎn)多于雄蟻。這種設(shè)計與自然界中螞蟻數(shù)量的分布也是一致的。

本文的主要貢獻(xiàn)是提出了蟻群分工啟發(fā)的ICN負(fù)載均衡機(jī)制（ant swarm cooperation inspired ICN load balance scheme，ASCLB）。首先設(shè)計了負(fù)載的衡量方法和預(yù)測方式，使用預(yù)測負(fù)載判斷網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況，可以避免擁塞發(fā)生；其次設(shè)計了不同種類的螞蟻，并對它們在機(jī)制中的作用進(jìn)行了說明，通過不同種類螞蟻間的協(xié)作，可以實現(xiàn)全網(wǎng)負(fù)載均衡，而非以往設(shè)計中的單一接口擁塞控制；最后闡述了負(fù)載均衡機(jī)制的觸發(fā)條件和執(zhí)行過程，本文不僅考慮信道對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懀疫€考慮了路由器的數(shù)據(jù)處理能力。

2 系統(tǒng)框架

本文設(shè)計的蟻群分工啟發(fā)的ICN負(fù)載均衡機(jī)制系統(tǒng)框架如圖1所示。

本文設(shè)計的蟻群分工啟發(fā)的負(fù)載均衡機(jī)制定期預(yù)測節(jié)點的局部負(fù)載。負(fù)載均衡機(jī)制分為以下幾個過程：

（1）預(yù)測當(dāng)前節(jié)點在t+Δt時刻的負(fù)載，并將數(shù)值記錄在蟻后表中。

Fig.1 System framework圖1 系統(tǒng)框架

（2）節(jié)點向其相鄰節(jié)點發(fā)送雄蟻請求報文，以獲取局部預(yù)測負(fù)載情況，并根據(jù)鄰居節(jié)點返回的雄蟻應(yīng)答報文填寫蟻后表。

（3）節(jié)點向其鄰居節(jié)點發(fā)送包含當(dāng)前節(jié)點負(fù)載預(yù)測值和預(yù)測負(fù)載平均值的雄蟻應(yīng)答報文。通過蟻后表和雄蟻應(yīng)答報文判斷當(dāng)前節(jié)點是否需要執(zhí)行蟻群分工啟發(fā)的負(fù)載均衡機(jī)制。

每個路由器節(jié)點都包含兩種隊列：存放未處理數(shù)據(jù)的消息隊列和接口的緩沖區(qū)隊列，由消息隊列的長度可以判斷路由器節(jié)點負(fù)載情況，由接口緩沖區(qū)隊列長度可以判斷鏈路負(fù)載情況。為簡便起見，僅考慮消息隊列中未處理的興趣請求數(shù)目。負(fù)載均衡機(jī)制周期性地對網(wǎng)絡(luò)中的路由器和鏈路的負(fù)載情況進(jìn)行預(yù)測，防止網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)嚴(yán)重的擁塞甚至癱瘓。如果路由器的消息隊列過長，則觸發(fā)路由器負(fù)載均衡機(jī)制，如果轉(zhuǎn)發(fā)接口的緩沖區(qū)隊列過長，則觸發(fā)鏈路負(fù)載均衡機(jī)制。

路由器負(fù)載均衡機(jī)制是將該路由器消息隊列中部分亟待解決的包遷移至網(wǎng)絡(luò)內(nèi)負(fù)載較輕的路由器，在保留原有的路由器到內(nèi)容服務(wù)器虛鏈路的前提下，為該路由器分配一條到內(nèi)容服務(wù)器的最優(yōu)路徑，在這條路徑上選擇負(fù)載最輕的下游節(jié)點作為輔助節(jié)點，并將負(fù)載過重節(jié)點的部分待處理內(nèi)容遷移至輔助路由器。鏈路負(fù)載均衡機(jī)制是通過執(zhí)行蟻群算法，在保留原有的路由器到內(nèi)容服務(wù)器虛鏈路的前提下為該路由器分配一條到內(nèi)容服務(wù)器的最優(yōu)路徑，并將隊列中的一部分包轉(zhuǎn)移到新的轉(zhuǎn)發(fā)接口的緩沖區(qū)隊列。

本文設(shè)計的節(jié)點模型包括可以處理并轉(zhuǎn)發(fā)請求的路由器節(jié)點以及包含永久內(nèi)容副本的內(nèi)容服務(wù)器。在邏輯上路由器節(jié)點知道與其直接相連的內(nèi)容服務(wù)器節(jié)點，但它們之間實際上是一條由多段物理鏈路連接起來的虛鏈路。路由器節(jié)點除包含CS（content store）表、PIT（pending interest table）表和FIB（forwarding information base）表之外，還包括本文設(shè)計的蟻后表。蟻后表的作用是記錄節(jié)點局部的負(fù)載情況，包含當(dāng)前節(jié)點的鄰居節(jié)點中重載節(jié)點和輕載節(jié)點的負(fù)載，通過這些記錄可以計算出局部的平均負(fù)載。蟻后表的結(jié)構(gòu)如表1所示。

網(wǎng)絡(luò)路由器節(jié)點集由R表示，鏈路集由E表示。局部重載節(jié)點和局部輕載節(jié)點個數(shù)取決于路由器節(jié)點的鄰居節(jié)點個數(shù)。蟻后表中最多包含兩個局部重載節(jié)點和兩個局部輕載節(jié)點，最少包含一個局部重載節(jié)點和一個局部輕載節(jié)點，節(jié)點屬于集合R。t代表當(dāng)前時刻；Δt代表一段時間間隔；表示路由器節(jié)點Ri在t+Δt時刻預(yù)測的負(fù)載值；同理；表示t+Δt時刻節(jié)點Ri局部負(fù)載的平均值。

3 蟻群分工啟發(fā)的負(fù)載均衡機(jī)制

3.1 負(fù)載預(yù)測

為了防止擁塞發(fā)生，ASCLB定期對路由器和鏈路的負(fù)載進(jìn)行預(yù)測。由于局部回歸估計具有較高的漸近效率和較強(qiáng)的適應(yīng)設(shè)計能力，且能有效地解決邊界效應(yīng)問題[14]，本文引入LR（local regression）算法對負(fù)載進(jìn)行預(yù)測。以對路由器節(jié)點的負(fù)載預(yù)測為例，路由器節(jié)點在t+Δt時刻的負(fù)載情況可以根據(jù)以下公式計算。為了更精確地估計負(fù)載值，引入時間權(quán)重函數(shù)w(u)。其中u的定義如式（2）所示：

其中，Δ(q)t是時間閾值，Δt越接近Δ(q)t，則估計值的參考價值越小，當(dāng)Δt超過Δ(q)t時，則預(yù)測的結(jié)果不具有參考價值。

平方損失函數(shù)Q用來估計預(yù)測負(fù)載值與實際負(fù)載值之間的誤差，因此平方損失函數(shù)Q值越小，估計值越準(zhǔn)確。是路由器節(jié)點Ri在t時刻的負(fù)載值。

顯然，當(dāng)Q達(dá)到最小值時，有式（4）和式（5）：

由式（4）、式（5）解得α和β如式（6）、式（7）所示：

路由器節(jié)點Ri在t+Δt時刻的預(yù)測負(fù)載值如式（8）所示：

Table 1 Queen table structure表1 蟻后表結(jié)構(gòu)

t+Δt時刻鏈路eij上的負(fù)載值計算方法與t+Δt時刻路由器節(jié)點的負(fù)載值計算方法相同，只需將替換成loadtij即可。

3.2 負(fù)載均衡策略觸發(fā)條件

在使用局部回歸算法計算出路由器節(jié)點Ri在t+Δt時刻的預(yù)測負(fù)載值后，節(jié)點以洪泛的方式向鄰居節(jié)點發(fā)送雄蟻的請求報文，鄰居節(jié)點在收到請求后，向節(jié)點Ri發(fā)送雄蟻應(yīng)答報文。雄蟻的應(yīng)答報文包括兩個字段：節(jié)點編號和預(yù)測負(fù)載值。這個過程中，預(yù)測負(fù)載值字段是路由器節(jié)點Ri的鄰居節(jié)點在t+Δt時刻的預(yù)測負(fù)載值。節(jié)點Ri收到應(yīng)答報文后，根據(jù)報文內(nèi)容選擇局部負(fù)載最重的兩個節(jié)點和負(fù)載最輕的兩個節(jié)點，并以降序的方式填寫在蟻后表里。結(jié)合蟻后表，根據(jù)式（9）可以計算出t+Δt時刻節(jié)點Ri的局部平均負(fù)載。

其中，N的數(shù)值取決于局部重載節(jié)點和輕載節(jié)點的個數(shù)，N∈[3,5]。

節(jié)點Ri向鄰居節(jié)點廣播雄蟻請求報文，在這個過程中收到的雄蟻應(yīng)答報文中的預(yù)測負(fù)載值字段是路由器節(jié)點Ri的鄰居節(jié)點在t+Δt時刻的局部平均負(fù)載。在收到其鄰居節(jié)點發(fā)送的應(yīng)答報文后，節(jié)點Ri可以判斷自己是否為t+Δt時刻局部重載節(jié)點。

某節(jié)點觸發(fā)負(fù)載均衡機(jī)制當(dāng)且僅當(dāng)其滿足以下兩個條件：

（1）該節(jié)點t+Δt時刻局部負(fù)載值最大的節(jié)點。

（2）該節(jié)點的局部預(yù)測負(fù)載平均值大于其鄰居節(jié)點的局部預(yù)測負(fù)載平均值。

信道利用率并非越高越好，當(dāng)信道利用率高于50%時，時延就要加倍。由于現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)底層的信道復(fù)用技術(shù)多種多樣，本文選擇用鏈路對應(yīng)的出口接口的緩沖區(qū)隊列長度刻畫信道負(fù)載。為了簡單起見，假設(shè)所有接口的緩沖區(qū)隊列長度相等。設(shè)置閾值a作為緩沖區(qū)的門檻值，閾值b為緩沖隊列上限，則鏈路負(fù)載均衡機(jī)制的觸發(fā)條件是接口的緩沖隊列長度大于a×b。

3.3 負(fù)載均衡機(jī)制的路由策略

觸發(fā)負(fù)載均衡機(jī)制后，路由器發(fā)送工蟻依據(jù)鏈路上的信息素濃度為當(dāng)前節(jié)點增加一條到內(nèi)容服務(wù)器的最優(yōu)路徑。由于路由路徑上的路由器負(fù)載和鏈路負(fù)載都會影響路徑性能，本文引入鏈路負(fù)載權(quán)重φ和節(jié)點負(fù)載權(quán)重ω，定義如式（10）和式（11）所示：

啟發(fā)函數(shù)ηij(t)是節(jié)點Ri選擇節(jié)點Rj作為下一跳節(jié)點的期望程度，對鏈路的選擇不僅需要考慮鏈路長度，還需要考慮所選鏈路和路由器節(jié)點的負(fù)載，才能保證路徑的效率和性能，其定義如式（12）所示：

其中，dij表示鏈路eij的長度。

鏈路上的信息量τij(t+Δt)的定義如式（13）所示：

其中，常量 ρ為揮發(fā)因子；Δτij(t)為信息量增量，其定義如式（14）所示：

其中，Q表示信息素強(qiáng)度。

通過鏈路信息量和啟發(fā)函數(shù)可以計算出節(jié)點Ri選擇節(jié)點Rj作為下一跳節(jié)點的概率，其定義如式（16）所示：

其中，allowedk是工蟻k允許選擇的下一跳路由器節(jié)點的集合。

在為當(dāng)前節(jié)點選擇一條最優(yōu)路徑后，當(dāng)前節(jié)點以先入先出原則，將消息隊列中的一部分待處理包遷移至新的路徑上負(fù)載最輕的節(jié)點。

4 實驗分析

本文基于美國NSFNet拓?fù)溥M(jìn)行仿真實現(xiàn)，并選取文獻(xiàn)[15]所提機(jī)制AIRM（ACO-inspired ICN routing mechanismwithmobilitysupport）作為對比機(jī)制，NSFNet拓?fù)淙鐖D2所示。在Intel?CoreTMi5-4590 CPU@3.30 GHz，配置Windows7操作系統(tǒng)的個人電腦上，采用C++語言進(jìn)行仿真實驗。本文將不包含負(fù)載均衡機(jī)制的AIRM機(jī)制與加入ASCLB機(jī)制的AIRM路由機(jī)制進(jìn)行對比。選取的評價指標(biāo)包括：預(yù)測負(fù)載與實際負(fù)載的擬合程度、路由器負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差、鏈路負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差和內(nèi)容服務(wù)器負(fù)載比例。在仿真實驗中，0號節(jié)點和12號節(jié)點被設(shè)置為內(nèi)容服務(wù)器，其余節(jié)點為路由器節(jié)點。參數(shù)設(shè)置為a=1 000，b=0.8，Δ(q)t=600 s。

Fig.2 NSFNet topology圖2 NSFNet拓?fù)?/p>

4.1 預(yù)測負(fù)載與實際負(fù)載的擬合程度

對路由器負(fù)載和鏈路負(fù)載都需要使用改進(jìn)的LR算法進(jìn)行預(yù)測。由于對路由器負(fù)載和鏈路負(fù)載預(yù)測值與實際值的擬合程度基本相同，本文以路由器預(yù)測負(fù)載與實際路由器負(fù)載數(shù)據(jù)擬合程度為例進(jìn)行分析。路由器預(yù)測負(fù)載與實際路由器負(fù)載數(shù)據(jù)擬合程度如圖3所示。因為LR算法采用歷史信息進(jìn)行預(yù)測，所以隨預(yù)測次數(shù)的增加，預(yù)測值會逐漸貼近實際值。網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平均值是網(wǎng)絡(luò)中除內(nèi)容服務(wù)器外，路由器節(jié)點負(fù)載的平均值。實驗結(jié)果顯示，在第46次預(yù)測后，預(yù)測負(fù)載平均值收斂到實際負(fù)載平均值。仿真實驗中，在預(yù)測負(fù)載平均值收斂到實際負(fù)載平均值后，執(zhí)行蟻群分工啟發(fā)的負(fù)載均衡機(jī)制。

Fig.3 Fitting degree of predict load and actual load圖3 預(yù)測負(fù)載與實際負(fù)載的擬合程度

4.2 路由器負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差

路由器負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差可以反映網(wǎng)絡(luò)中路由器的負(fù)載是否均衡。在第一次采集路由器負(fù)載數(shù)據(jù)時，沒有運行ASCLB。由圖4可以看出，執(zhí)行ASCLB機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)中路由器負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差穩(wěn)定在30左右。因為ASCLB中節(jié)點無法獲取全網(wǎng)路由器的負(fù)載情況，所以無法將路由器負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差降低至0，但僅獲取局部負(fù)載信息相對獲取全局信息的開銷和時延更小。在節(jié)點觸發(fā)路由器負(fù)載均衡機(jī)制后，遷移的請求數(shù)量為預(yù)測負(fù)載和局部平均預(yù)測負(fù)載的差。在路由器負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差基本穩(wěn)定后，仍存在輕微波動，主要是因為路由器接收到的興趣請求數(shù)量不是定值。AIRM的路由器負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差逐漸升高是由部分重載路由器造成的，曲線形狀的變化與路由器接收到的請求數(shù)量有關(guān)。

Fig.4 Standard deviation of routers'load圖4 路由器負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差

4.3 鏈路負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差

圖5的橫坐標(biāo)是網(wǎng)絡(luò)中鏈路負(fù)載實際值的采集次數(shù)，在第一次采集時未運行負(fù)載均衡機(jī)制。由圖5中可以看出，運行ASCLB后，鏈路負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差明顯降低。這種現(xiàn)象的原因是通過運行負(fù)載均衡機(jī)制，路由方式由單路徑路由轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗦窂铰酚?，同時，一些距離較長的路徑作為遷移路徑，承擔(dān)了一部分負(fù)載。遷移的請求數(shù)量為在第七次數(shù)據(jù)采集中，AIRM機(jī)制的鏈路負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差增加幅度明顯，主要是因為1號路由器負(fù)載增加幅度大，從而使局部鏈路負(fù)載加重引起的。

Fig.5 Standard deviation of links'load圖5 鏈路負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差

4.4 內(nèi)容服務(wù)器負(fù)載

內(nèi)容服務(wù)器負(fù)載的定義是：單個內(nèi)容服務(wù)器響應(yīng)的興趣請求數(shù)量與全網(wǎng)向內(nèi)容服務(wù)器發(fā)送的興趣請求數(shù)量比值。由圖6可見，AIRM機(jī)制中0號服務(wù)器負(fù)載較重。運行ASCLB后，一部分向0號服務(wù)器發(fā)送請求的路由器將部分請求遷移至連接12號服務(wù)器的鏈路上。一方面均衡了鏈路負(fù)載，另一方面也使內(nèi)容服務(wù)器負(fù)載更加均衡。內(nèi)容服務(wù)器的負(fù)載比率與興趣請求分布有關(guān)，但可以看出包含ASCLB的AIRM機(jī)制中內(nèi)容服務(wù)器負(fù)載更加均衡。

5 結(jié)束語

Fig.6 Repositories'load percentage圖6 內(nèi)容服務(wù)器負(fù)載比例

盡管ICN的設(shè)計思想在一定程度上可以緩解負(fù)載問題，但由于網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)容數(shù)量龐大，用戶請求次數(shù)激增，高清視頻等應(yīng)用的興起，針對ICN負(fù)載均衡機(jī)制的研究迫在眉睫。本文受蟻群分工協(xié)作行為的啟發(fā)，設(shè)計了包含路由器負(fù)載均衡和鏈路負(fù)載均衡的ICN負(fù)載均衡機(jī)制。首先，采用改進(jìn)的局部回歸算法對路由器負(fù)載和鏈路負(fù)載進(jìn)行估計。然后，節(jié)點間通過發(fā)送和接收雄蟻報文獲取局部范圍內(nèi)的負(fù)載情況，并根據(jù)雄蟻報文返回的信息完善蟻后表。根據(jù)路由器負(fù)載均衡機(jī)制和鏈路負(fù)載均衡機(jī)制的觸發(fā)條件判斷某個路由器節(jié)點或某條鏈路的接口是否需要調(diào)用ASCLB機(jī)制均衡負(fù)載。觸發(fā)負(fù)載均衡機(jī)制的節(jié)點或接口發(fā)送工蟻迭代一條區(qū)別于當(dāng)前路由路徑的最優(yōu)路徑，并將一部分負(fù)載遷移至輕載的下游節(jié)點，以實現(xiàn)負(fù)載均衡。實驗結(jié)果表明，包含ASCLB的ICN路由機(jī)制能夠有效地實現(xiàn)路由器和鏈路負(fù)載均衡，同時平衡多內(nèi)容服務(wù)器負(fù)載。在此基礎(chǔ)上，考慮如何將負(fù)載均衡機(jī)制與節(jié)能機(jī)制相結(jié)合，在網(wǎng)絡(luò)重載時考慮負(fù)載均衡，在網(wǎng)絡(luò)輕載時考慮節(jié)能是今后的研究方向。