【摘要】：互聯(lián)網(wǎng)是人類歷史上最重要的發(fā)明之一,深深的改變了人們的工作和生活方式。然而,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展,各種新的業(yè)務(wù)需求不斷出現(xiàn),人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于了互聯(lián)網(wǎng)最初設(shè)計(jì)時(shí)僅僅保證網(wǎng)絡(luò)連通性的要求,互聯(lián)網(wǎng)中的問題也漸漸顯現(xiàn),比如網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性,管控性,服務(wù)質(zhì)量等等方面問題。為了從根本上解決這些問題,世界各國的研究人員提出了重新設(shè)計(jì)面向未來的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)這一研究思路,未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的相關(guān)研究由此展開,涌現(xiàn)出很多研究項(xiàng)目和研究成果。 內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)是未來網(wǎng)絡(luò)中十分重要體系架構(gòu)之一,其主要思想來源于未來網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)中的以信息為中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究,使互聯(lián)網(wǎng)從以"where"為中心的架構(gòu)轉(zhuǎn)化為以用戶和應(yīng)用所關(guān)心的"what"為中心的架構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)不再單純提供傳輸功能,而是同時(shí)提供了存儲(chǔ)和緩存內(nèi)容等能力。一方面,內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)內(nèi)緩存技術(shù)使得存儲(chǔ)能力和網(wǎng)絡(luò)能力結(jié)合,從而減少網(wǎng)絡(luò)中重復(fù)信息的傳輸；另一方面,內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)以其面向命名的路由方式為用戶提供了由端直接到內(nèi)容的路由尋址,節(jié)點(diǎn)本身的位置不再成為路由所關(guān)心的問題。從本質(zhì)上講,就是使用戶盡可能的從中間節(jié)點(diǎn)找到所需內(nèi)容,更快的獲得服務(wù)。 內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的路由轉(zhuǎn)發(fā)策略影響著其體系架構(gòu)的性能和效率。與傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)不同,內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的在設(shè)計(jì)之初就改變了IP網(wǎng)絡(luò)路由的一些問題,本質(zhì)上就是重新設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)層次,擺脫了當(dāng)前路由對(duì)IP地址的依賴,重新設(shè)計(jì)了基于命名的路由尋址。內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)的位置不再重要,而且其架構(gòu)本身對(duì)多路徑路由是自適應(yīng)的,可以建立從一端指向擁有相同內(nèi)容的多個(gè)端的多路徑路由,區(qū)別于IP中端到端的多路徑路由。內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的路由問題也可以看作是在緩存普遍存在的情況下,面向內(nèi)容的尋址問題。所以,無論路徑的終點(diǎn)指向是內(nèi)容源節(jié)點(diǎn)還是緩存節(jié)點(diǎn),都需要新的路由機(jī)制來的適應(yīng)這一轉(zhuǎn)變。內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)需要解決從端到端路由轉(zhuǎn)換到端到命名內(nèi)容路由時(shí)出現(xiàn)的一系列問題,因此,對(duì)內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)路由轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的研究是具有重要研究意義的。 本文主要研究內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的路由選擇策略,多徑路由策略以及轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制等方面的技術(shù)。本文基于內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的基本路由轉(zhuǎn)發(fā)模型進(jìn)行改進(jìn),對(duì)路由選擇算法、多徑路由策略,請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)策略等方面進(jìn)行探索性研究,為后續(xù)研究提供參考。本文的創(chuàng)新工作主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1.內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的單徑路由問題主要關(guān)注點(diǎn)是如何選擇最佳的轉(zhuǎn)發(fā)端口來建立用戶到所需內(nèi)容的路由,提高緩存內(nèi)容對(duì)用戶請(qǐng)求的貢獻(xiàn)率。本文的研究針對(duì)現(xiàn)有單徑路由策略中網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)緩存利用率低的情況提出了一種基于請(qǐng)求反向路徑的單徑路由策略。在該策略中,充分利用請(qǐng)求反向路徑將新的請(qǐng)求引導(dǎo)至邊緣節(jié)點(diǎn),并提出了一種節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)端口選擇算法。經(jīng)過仿真驗(yàn)證,該算法有效的提高了邊緣節(jié)點(diǎn)的緩存利用率。 2.內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)多路徑路由是其網(wǎng)絡(luò)本身特有的屬性,而同時(shí)利用多個(gè)FIB端口的多徑路由可以對(duì)緩存充分利用,但也會(huì)帶來冗余的數(shù)據(jù)傳輸。針對(duì)這些問題,本文提出了一種基于內(nèi)容軌跡的多徑路由策略,利用內(nèi)容軌跡將興趣包引導(dǎo)至原有路由表路徑外的緩存處,使興趣包在到達(dá)服務(wù)器前盡可能精確的搜索更多的潛在可用緩存,提高網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)緩存使用效率,并將多徑路由冗余控制在一定范圍內(nèi)。仿真證明,該策略相對(duì)現(xiàn)有策略的網(wǎng)內(nèi)緩存命中率有明顯提升,并減少了一定的冗余傳輸。 3.當(dāng)前在內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)路由研究通常為搜索動(dòng)態(tài)緩存或者只使用路徑上的緩存,而這種情況導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)需要極高的收斂頻率來根據(jù)緩存的變化收斂路由,而且請(qǐng)求不能利用跨路徑的緩存資源,而大量路由到本地網(wǎng)絡(luò)之外,跨網(wǎng)傳輸?shù)拇鷥r(jià)高。本文關(guān)注如何利用緩存來指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)緩存的內(nèi)容的路由建立,建立兩者之間的一種聯(lián)合機(jī)制,既減少跨網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸又減少系統(tǒng)請(qǐng)求的時(shí)延。為了解決這個(gè)問題,提出一種基于靜態(tài)緩存的路由算法,將網(wǎng)內(nèi)緩存分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩部分,在靜態(tài)緩存區(qū)域協(xié)作的基礎(chǔ)上使請(qǐng)求時(shí)延達(dá)到最小化,同時(shí)降低了網(wǎng)間的傳輸。而動(dòng)態(tài)緩存可以在網(wǎng)內(nèi)內(nèi)容需求度變化時(shí)保證一定的緩存命中率。仿真表明,相對(duì)于現(xiàn)有策略,網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和跨網(wǎng)流量均有所降低。 4.內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)在于網(wǎng)內(nèi)的相同內(nèi)容緩存可以形成多個(gè)可以提供內(nèi)容服務(wù)的源,而當(dāng)前的研究主要集中在如何確定最佳的轉(zhuǎn)發(fā)端口來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的興趣包轉(zhuǎn)發(fā),多源的優(yōu)勢(shì)并沒有很好的體現(xiàn)出來。本文研究了在多內(nèi)容源場(chǎng)景下,興趣包如何利用多源優(yōu)勢(shì)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。本文在多個(gè)內(nèi)容源的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)基于鏈路狀態(tài)的請(qǐng)求序列分配,使用層次分析法建立了目標(biāo)分析模型,平衡了多條路徑間的競爭關(guān)系。達(dá)到了降低內(nèi)容下載時(shí)延和多源的負(fù)載均衡的效果。
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【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP393.02

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2307830