【摘要】：因特網(wǎng)的核心功能正逐漸從過去主機互聯(lián)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)容分發(fā)方面,由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡對于網(wǎng)絡規(guī)模膨脹和內(nèi)容特別是多媒體內(nèi)容分發(fā)有著許多難以解決的限制和桎梏,許多研究人員根據(jù)當前網(wǎng)絡發(fā)展的新需求研究和探索下一代網(wǎng)絡架構,其中的研究熱點之一就是倡導以信息或內(nèi)容分發(fā)作為網(wǎng)絡核心功能的信息中心網(wǎng)絡ICN。軟件定義網(wǎng)絡SDN技術基于網(wǎng)絡控制面和數(shù)據(jù)面分離的原則,使用控制器的集中式視角對域內(nèi)交換機進行統(tǒng)一管理,可以有效簡化網(wǎng)絡部署、靈活網(wǎng)絡配置方面;而華為提出的協(xié)議無感知轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議POF則在此前的SDN南向接口標準OpenFlow協(xié)議基礎之上,能夠不被傳統(tǒng)協(xié)議拘束而設計新的網(wǎng)絡架構,比如為信息中心網(wǎng)絡定義全新的網(wǎng)絡協(xié)議和包格式等,對于網(wǎng)絡研究具有重要意義。信息中心網(wǎng)絡的研究重點圍繞在其命名、路由、緩存等方面,其中路由可擴展性是信息中心網(wǎng)絡能否適用未來網(wǎng)絡需求的重要問題,此前很多基于SDN技術實現(xiàn)的ICN網(wǎng)絡架構中,多采用基于動態(tài)流表的下發(fā)、刪除來為數(shù)據(jù)流設定路由路徑,然而這種辦法引入了不小的處理時延,增加控制器負擔和節(jié)點內(nèi)存消耗。本文借鑒了源路由在簡化網(wǎng)絡狀態(tài)、提高節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)效率的優(yōu)勢,并基于對網(wǎng)絡對象的新命名方案,提出適用于POF環(huán)境的ICN網(wǎng)絡的可擴展源路由策略:針對域內(nèi)和跨域不同場景下的對路由效率和擴展性的性能要求,利用端口棧的策略為域內(nèi)進行嚴格路徑規(guī)劃、利用域名匹配靜態(tài)流表的策略進行域間路由控制。信息中心網(wǎng)絡中路由結合緩存的設計對于提升內(nèi)容分發(fā)效率、改善用戶體驗有很大影響,在可擴展源路由中規(guī)劃的是從請求源到內(nèi)容源的最短路徑,緩存操作發(fā)生在該條路徑中,而無法感知附近緩存以及減少緩存冗余等問題。因而本文提出一種針對緩存可感知路由策略,利用哈希分布的辦法減少位于網(wǎng)絡匯聚層/核心層緩存空間的緩存冗余度、提高該緩存空間利用效率,基于節(jié)點協(xié)作緩存在節(jié)約網(wǎng)絡帶寬、用戶請求時延方面的效益進行緩存決策。最后通過實驗證明,可擴展源路由能夠能提升系統(tǒng)在控制面和數(shù)據(jù)面中的路由性能,提升系統(tǒng)的可擴展性。補充了緩存路由策略后的混合路由策略,能夠有效減少路由在帶寬和時延方面的代價、提高緩存空間利用效率和緩存命中率,改善內(nèi)容分發(fā)效率。
[Abstract]:The core functions of the Internet are gradually changing from the interconnection of hosts to the distribution of content. Because the traditional network has many restrictions and shackles for the expansion of network scale and the distribution of content, especially multimedia content, it is difficult to solve. Many researchers study and explore the next generation network architecture according to the new needs of the current network development. One of the research hotspots is to advocate the information center network ICN which uses information or content distribution as the core function of the network. The software defined network SDN technology is based on the principle of separating the network control surface from the data surface, and the centralized view of controller is used to manage the switch in the domain, which can effectively simplify the network deployment and flexible network configuration. On the other hand, Huawei's protocol, POF, is based on the previous OpenFlow protocol, the standard of SDN's southward interface, and it can design a new network architecture without being bound by traditional protocols. For example, defining new network protocols and packet formats for information center network is of great significance to network research. The research of information center network focuses on its naming, routing, caching and so on. The routing scalability is an important problem whether the information center network can adapt to the future network requirements. Many ICN network architectures based on SDN technology have been implemented previously. The routing path for the data flow is usually set by sending and deleting based on the dynamic flow table. However, this method introduces a lot of processing delays and increases the controller burden and node memory consumption. This paper draws lessons from the advantages of source routing in simplifying the network state and improving the efficiency of node forwarding, and based on the new naming scheme for network objects, An extensible source routing strategy for ICN networks suitable for POF environment is proposed. According to the performance requirements of routing efficiency and scalability in different scenarios within and across domains, the strategy of port stack is used for strict path planning in the domain. The strategy of domain name matching static flow table is used to control inter-domain routing. The design of routing combined with cache in information center network has great influence on improving the efficiency of content distribution and improving the user experience. The shortest path from request source to content source is planned in extensible source routing. The cache operation occurs in this path, but it can not perceive the nearby cache and reduce the cache redundancy. Therefore, this paper proposes a cache perceptible routing strategy, using hash distribution to reduce the cache redundancy in the network convergence layer / core layer cache space, so as to improve the efficiency of the cache space utilization. Based on the benefits of node cooperative caching in saving network bandwidth and user request delay, the cache decision is made. Finally, it is proved by experiments that the extensible source routing can improve the routing performance of the system on the control surface and data surface, and enhance the scalability of the system. The hybrid routing strategy can effectively reduce the cost of bandwidth and delay, improve the efficiency of cache space utilization and cache hit rate, and improve the efficiency of content distribution.
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP393.02

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本文編號：2163270