【摘要】：隨著互聯(lián)網的快速發(fā)展,多媒體分享和社交網絡等基于內容的應用越來越多,互聯(lián)網已經轉變?yōu)橐粋�使用各種工具和移動終端進行信息分享的分布式系統(tǒng)。人們關注的不再是內容在哪里(“where”),而是內容本身(“what”)。現(xiàn)有的TCP/TP網絡設計之初是為了解決“where”這一問題的,在解決“what”這個問題時暴露出一系列問題。為了解決這些問題,研究界提出了“革命式”的解決方案——信息中心網絡。NDN是信息中心網絡中一種廣受關注的網絡架構,其基于內容名的路由、接收者驅動的傳輸模式、內在的組播支持、泛在緩存、自適應轉發(fā)、逐跳傳輸?shù)戎T多特點對支持大規(guī)模內容傳輸和終端的移動具有天然優(yōu)勢。但是,與長度固定的IP地址不同,NDN中內容名字空間比IP地址空間要大得多,并且,NDN中的內容名采用類似URL的層次化命名方式,包含多個長度不固定的名字部件。這些特性給NDN核心轉發(fā)引擎中三個表的存儲和查找?guī)砹司薮筇魬?zhàn),難以保證報文的線速轉發(fā)。因此,如何優(yōu)化NDN核心轉發(fā)引擎的存儲與查找性能,顯得尤為重要。本論文的主要工作包括以下四個方面:(1)由于NDN每個路由器都可能需要處理整個內容空間的內容,NDN核心轉發(fā)引擎的FIB表的每個表項都可能被使用到;如果請求不能很快得到響應,PIT表也會變得非常龐大;CS緩存空間有限,命中率低下可能會發(fā)生頻繁的緩存替換。針對上述情況,本文提出一種基于匯聚點的緩存與轉發(fā)機制,將對相同以及相似的內容的請求匯聚到同一個匯聚路由器。這樣,每個路由器需要處理的是內容空間的一個子集,從而可以:1)提高CS的命中率,降低CS的替換次數(shù);2)減少PIT表項的數(shù)量;3)減少路由器上需要使用的FIB的表項數(shù),使得路由緩存成為可能。(2)本論文在不違背NDN正常轉發(fā)邏輯的基礎上,提出了 NDN中的隧道機制,以支持本論文提出的基于匯聚點的緩存與轉發(fā)機制的實現(xiàn)。所提出的NDN的隧道機制還有助于需要依賴于第三方的服務的實現(xiàn),提高了 NDN的可擴展性,為新功能的加入提供了可能。(3)基于互聯(lián)網內容請求的時間局部性和空間局部性,在NDN的FIB設計中引入路由緩存,將最近使用過的FIB表項載入路由緩存,以便服務于下一個到達的請求。本論文通過對IP路由緩存的研究,發(fā)現(xiàn)由FIB最長前綴匹配引起的路由緩存隱藏問題的關鍵原因是被緩存的FIB表項與未被緩存的FIB表項之間的依賴性,并據(jù)此提出了 Atomic路由緩存和On-the-fly路由緩存兩種路由緩存隱藏問題的解決方案。(4)本論文通過對ICN中具有代表性的NDN網絡架構進行擴展,在符合NDN正常轉發(fā)邏輯的前提下,對ccnSim框架進行修改,實現(xiàn)了基于匯聚點的緩存與轉發(fā)機制和兩種路由緩存機制。最后使用從中國移動三個基站的HTTP trace文件提取出的請求序列和從UC Berkeley收集的HTTP trace中提取出的請求序列模擬用戶請求,進行了仿真實驗,驗證了以上機制的可行性和有效性,并進行了性能比較與分析。
【圖文】：

圖２．邋１邋ＴＣＰ／ＩＰ網絡架構與ＮＤＮ網絡架構對比逡逑雖然ＮＤＮ是一個革命式的全新的網絡體系架構，但是它并沒有完全摒棄逡逑ＴＣＰ／ＩＰ體系架構，在很多方面沿用了傳統(tǒng)的ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議棧的思想。如圖２．１所逡逑示，兩種網絡體系結構都采用了沙漏細腰模型。ＮＤＮ網絡沿用了這種層次結構逡逑思想，這使得ＮＤＮ可以繼承當今互聯(lián)網兒乎所有的經過時間檢驗的功能，包括逡逑通信、控制等。不同之處在于沙漏的“細腰”部分，ＮＤＮ使用內容塊（Ｃｏｎｔｅｎｔ邋ｃｈｕｎｋｓ）逡逑代替了邋ＩＰ報文（ＩＰ邋ｐａｃｋｅｔｓ），將內容本身與終端地址解乳對內容本身進行命名，逡逑１０逡逑

每個部件是一個可變長的字符串，為了增加可讀性，各個部件之間使逡逑用定界符“／”進行分割，但是不屬于內容名的一部分，編碼時也不會對其一起逡逑編碼。圖２．３［２｜】中，數(shù)據(jù)的名字為“午３１＇（：．（：0１１１／、＇丨（＾（？／＼＼＾［＾１八．１耶８／」／２／＿５0”，，其｜丨｜，逡逑“ｐａｒｅ．ｃｏｍ”是一個全網可路由的名字前綴；“ｖｉｄｅｏｓ”表示內容類型；“ＷｉｄｇｅｔＡ．ｍｐｇ”逡逑是內容的名字；“邋＿ｖ２”表示內容的版本信息，這個內容之前有一個“＿ｖｌ”的版本；逡逑ＮＤＮ中數(shù)據(jù)的傳輸是以塊為單位的，“＿ｓ０”表示這是內容的第－塊。逡逑這種層次化的命名方式可以體現(xiàn)不同內容塊之間的聚合關系，使得ＮＤＮ的逡逑路由機制具有很大的靈活性。而且，ＮＤＮ名字能夠攜帶的信息量比傳統(tǒng)ＩＰ網絡逡逑的１Ｐ地址和端口號大得多，使得ＮＤＮ中不會像ＩＰ網絡？？樣存在地址耗盡的問逡逑題。逡逑但是相比于扁平化的命名方式，這種層次化的命名機制在查詢時需要進行前逡逑綴匹配＿，所花費的查詢時間更多，對ＮＤＮ報文轉發(fā)中的快速名
【學位授予單位】：南京師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP393.0

【參考文獻】

相關期刊論文 前5條

1 黃韜;劉江;霍如;魏亮;劉韻潔;;未來網絡體系架構研究綜述[J];通信學報;2014年08期

2 吳超;張堯學;周悅芝;傅曉明;;信息中心網絡發(fā)展研究綜述[J];計算機學報;2015年03期

3 張行功;牛童;郭宗明;;未來網絡之內容中心網絡的挑戰(zhàn)和應用[J];電信科學;2013年08期

4 羅軍舟;韓志耕;王良民;;一種可信可控的網絡體系及協(xié)議結構[J];計算機學報;2009年03期

5 吳建平;劉瑩;吳茜;;新一代互聯(lián)網體系結構理論研究進展[J];中國科學(E輯:信息科學);2008年10期

相關碩士學位論文 前1條

1 曾瀟;下一代以內容為中心網絡架構的探討與研究[D];北京郵電大學;2014年

本文編號：2669592