NDN新增tag的方案

本文档展示如何修改ndn-cxx和NFD的源码，添加一个值基本类型的Tag，下面的过程将展示添加一个值为uint64_t类型的Tag SrcAddress。

添加Tag的含义

在NDNLPv2协议中定义了LpPacket，具体的格式如下：

LpPacket = LP-PACKET-TYPE TLV-LENGTH
             *LpHeaderField
             [Fragment]

LpHeaderField = Sequence

Sequence = SEQUENCE-TYPE TLV-LENGTH 8OCTET

Fragment = FRAGMENT-TYPE TLV-LENGTH 1*OCTET

• 其中Fragment放置的可以是一个NDN报的分片，或者是一个完整的NDN包（NDN包足够小，不需要分片的情况）；
• *LpHeaderField就是一系列的LpPacket的Header，类似一个变长的数组，所以可以自己定义新的LpHeader；
• 所以添加一个新的Tag实际上就是添加一个新的LpHeader。

修改ndn-cxx

• 修改ndn-cxx/lp/tlv.hpp，为将要添加的新Tag分配一个新的TLV类型

  enum {
      LpPacket = 100,
      Fragment = 80,
      Sequence = 81,
      FragIndex = 82,
      FragCount = 83,
      PitToken = 98,
      Nack = 800,
      NackReason = 801,
      NextHopFaceId = 816,
      IncomingFaceId = 817,
      CachePolicy = 820,
      CachePolicyType = 821,
      CongestionMark = 832,
      Ack = 836,
      TxSequence = 840,
      NonDiscovery = 844,
      PrefixAnnouncement = 848,
      ///////////////////////////////////////////////////// add by qjm, for add new tag
      SrcAddress = 852
      /////////////////////////////////////////////////////
  };
  

  如上所示，我们给新添加的Tag分配了一个TLV type，这个type是唯一标识一个TLV的。并且该值的分配也是需要遵循一定准则的，具体的分配规则可以参考：https://redmine.named-data.net/projects/nfd/wiki/NDNLPv2

  Reserved Blocks¶

  Two blocks of TLV-TYPEs have been reserved by link protocols:

  • [80, 100]: 1-octet encoding
  • [800, 1000]: 3-octet encoding

  TLV-TYPE numbers for LpHeaderField SHOULD be assigned according to the following rules:

  1. if the field can be safely ignored by a receiver that doesn't understand the field, pick an unused number in the range [800, 959] whose two least significant bits are 00.
  2. if the field would occur frequently, pick an unused number in the range [81, 99].
  3. otherwise, pick an unused number in the range [800, 959] whose two least significant bits are效果 01.

  Note: number assignment for a TLV-TYPE nested within a LpHeaderField is not restricted by the above rules.

• 修改ndn-cxx/lp/tags.hpp，定义一个新的Tag：

  /////////////////////////////////////////////////// add by qjm, for add new tag
  typedef SimpleTag SrcAddressTag;
  ///////////////////////////////////////////////////
  

• 修改ndn-cxx/lp/fields.hpp，添加新Tag对应的Field：

  ////////////////////////////////////////////////////// add by qjm, for add new tag
  typedef FieldDecl SrcAddressField;
  BOOST_CONCEPT_ASSERT((Field));
  //////////////////////////////////////////////////////
  
  /** \brief Set of all field declarations.
  */
  typedef boost
  ::mpl::set<
          FragmentField,
          SequenceField,
          FragIndexField,
          FragCountField,
          PitTokenField,
          NackField,
          NextHopFaceIdField,
          IncomingFaceIdField,
          CachePolicyField,
          CongestionMarkField,
          AckField,
          TxSequenceField,
          NonDiscoveryField,
          PrefixAnnouncementField,
          /////////////////////////////////////////////// add by qjm, for add new tag
          SrcAddressField
          ///////////////////////////////////////////////
  > FieldSet;
  

• 修改ndn-cxx/face.cpp => extractLpLocalFields：

  template
  static void
  extractLpLocalFields(NetPkt &netPacket, const lp::Packet &lpPacket) {
      addTagFromField(netPacket, lpPacket);
      addTagFromField(netPacket, lpPacket);
  
      ////////////////////////////////////////////////////// add by qjm, for add new tag
      addTagFromField(netPacket, lpPacket);
      //////////////////////////////////////////////////////
  }
  

  上面的静态函数是在一个Face从Transport接收到一个Element，进行解析时调用的，功能是 将收到的LpPacket中的LpHeaderField提取，并保存到指定包的Tag列表当中。

• 如果插入的Tag要在Interest包中生效，则需要修改ndn-cxx/impl/face-impl.hpp => asyncExpressInterest：

  void
  asyncExpressInterest(RecordId id, shared_ptr interest,
                       const DataCallback &afterSatisfied,
                       const NackCallback &afterNacked,
                       const TimeoutCallback &afterTimeout) {
      NDN_LOG_DEBUG("ensureConnected(true);
  
      const Interest &interest2 = *interest;
      auto &entry = m_pendingInterestTable.put(id, std::move(interest), afterSatisfied, afterNacked,afterTimeout, ref(m_scheduler));
  
      lp::Packet lpPacket;
  
      addFieldFromTag(lpPacket, interest2);
      addFieldFromTag(lpPacket, interest2);
  
      ////////////////////////////////////////////////////// add by qjm, for add new tag
      addFieldFromTag(lpPacket, interest2);
      //////////////////////////////////////////////////////
  
      entry.recordForwarding();
      m_face.m_transport->send(finishEncoding(std::move(lpPacket), interest2.wireEncode(),
                                              'I', interest2.getName()));
      dispatchInterest(entry, interest2);
  }
  

  上面新添的代码的功能是将一个要发送的包（Interest、Data等继承自TagHost）中的Tag提取处理出来，并作为一个LpHeaderField写入新构造的lpPacket当中。

• 如果插入的Tag要在Data包中生效，则需要修改ndn-cxx/impl/face-impl.hpp => asyncPutData：

  void
  asyncPutData(const Data &data) {
      NDN_LOG_DEBUG("ensureConnected(true);
  
      lp::Packet lpPacket;
      addFieldFromTag(lpPacket, data);
      addFieldFromTag(lpPacket, data);
      
     /////////////////////////////////////////////////// add by qjm, for add new tag
      addFieldFromTag(lpPacket, data);
      //////////////////////////////////////////////////
  
      m_face.m_transport->send(finishEncoding(std::move(lpPacket), data.wireEncode(),
                                              'D', data.getName()));
  }
  

  上面新添的代码的功能是将一个要发送的包（Interest、Data等继承自TagHost）中的Tag提取处理出来，并作为一个LpHeaderField写入新构造的lpPacket当中。

修改NFD

NFD中需要修改daemon/face/generic-link-service.cpp中的两处代码：

• GenericLinkService::decodeInterest

  void
  GenericLinkService::decodeInterest(const Block &netPkt, const lp::Packet &firstPkt,
                                     const EndpointId &endpointId) {
      .....
  
      /////////////////////////////////////////////// add by qjm, for add srcAddress Tag
      if (firstPkt.has()) {
          interest->setTag(make_shared(firstPkt.get()));
      }
      ///////////////////////////////////////////////
  
      this->receiveInterest(*interest, endpointId);
  }
  

  上面的代码在GenericLinkService解析Interest的时候，提取对应LpPacket中的Field，写入Interest的tags列表当中。

  ps: 由于此处演示的是添加一个Tag，只对于Interest生效，所以需要修改这个函数，如果要对Data包或者Nack等包生效，类比上述代码，对GenericLinkService::decodeData，GenericLinkService::decodeNack之类的进行修改即可

• GenericLinkService::encodeLpFields

  void
  GenericLinkService::encodeLpFields(const ndn::PacketBase &netPkt, lp::Packet &lpPacket) {
     .....
  
      /////////////////////////////////////////////// add by qjm, for add srcAddress Tag
      auto srcAddressTag = netPkt.getTag();
      if (srcAddressTag != nullptr) {
          lpPacket.add(*srcAddressTag);
      }
      ///////////////////////////////////////////////
  
      auto pitToken = netPkt.getTag();
      if (pitToken != nullptr) {
          lpPacket.add(*pitToken);
      }
  }
  

  上面新添的代码会在发送一个包的时候调用，目的是将Tag提取出来，座位一个LpHeaderField 添加到LpPacket中。

添加成功后的效果

Tag添加成功效果