信息中心網(wǎng)絡(luò)(ICN)作為一種未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),近年來(lái)得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的持續(xù)關(guān)注。這種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)和車(chē)聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域提供了全新的設(shè)計(jì)途徑,有望解決這些網(wǎng)絡(luò)在基于TCP/IP協(xié)議體系構(gòu)建通信方案時(shí)遇到的難題。雖然ICN被提出已有近十年的時(shí)間,但是當(dāng)前仍處在理論研究和設(shè)計(jì)規(guī)劃階段,有許多亟待解決的學(xué)術(shù)和工程問(wèn)題。緩存機(jī)制是ICN的核心機(jī)制之一。這種機(jī)制通過(guò)泛在化的節(jié)點(diǎn)緩存為數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)提供副本緩存,實(shí)現(xiàn)副本的復(fù)用和請(qǐng)求的聚合,以此來(lái)降低用戶請(qǐng)求時(shí)延、提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量和節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬。設(shè)計(jì)高效可用的緩存機(jī)制并最大程度的提升緩存效率是ICN體系結(jié)構(gòu)走向成功的關(guān)鍵所在,也是利用這種體系結(jié)構(gòu)為移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)和車(chē)載網(wǎng)等構(gòu)建通信方案的關(guān)鍵所在。本文圍繞ICN緩存設(shè)計(jì),開(kāi)展了一些與緩存性能、緩存安全與緩存應(yīng)用相關(guān)的研究工作。主要內(nèi)容和貢獻(xiàn)如下:(1)提出了一種結(jié)合時(shí)空特征的多屬性緩存決定策略IFDD。在分析了流行度緩存策略在內(nèi)容請(qǐng)求分布、緩存效率和緩存安全等問(wèn)題的基礎(chǔ)上,提出了一種結(jié)合流行度和局部性來(lái)計(jì)算緩存適應(yīng)度的方法,用來(lái)解決當(dāng)前流行度策略存在的緩存冗余問(wèn)題和緩存污染攻擊問(wèn)題;研究設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了由節(jié)點(diǎn)獨(dú)立實(shí)施的內(nèi)容局部性感知和測(cè)量方法,從緩存污染攻擊的實(shí)施條件和難度等多個(gè)方面分析討論了IFDD的性能和抗攻擊能力,并仿真實(shí)現(xiàn)了所提出的IFDD策略,驗(yàn)證了其在減少緩存冗余和抵御緩存污染攻擊方面的有效性。(2)提出了一種基于內(nèi)容特征標(biāo)簽感知的ICN緩存策略ICDCS。分析了當(dāng)前ICN設(shè)計(jì)基于名字感知和利用內(nèi)容特征的困難性,指出傳統(tǒng)的緩存設(shè)計(jì)在分析內(nèi)容請(qǐng)求/分布特征方面存在的問(wèn)題;提出了一種基于標(biāo)簽機(jī)制的內(nèi)容特征感知和處理方法,設(shè)計(jì)了一種基于計(jì)數(shù)型布魯姆過(guò)濾器的內(nèi)容特征標(biāo)簽分析方法,并基于該方法設(shè)計(jì)了路徑緩存策略ICDCS。該策略能夠通過(guò)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)內(nèi)容標(biāo)簽的方式感知內(nèi)容請(qǐng)求的流行趨勢(shì),實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)對(duì)內(nèi)容請(qǐng)求的預(yù)測(cè),進(jìn)而據(jù)此實(shí)施緩存決策;工作對(duì)ICDCS策略進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn),與傳統(tǒng)流行度策略進(jìn)行了比較,驗(yàn)證了ICDCS在多應(yīng)用混合數(shù)據(jù)流的場(chǎng)景下具有比流行度策略更好的緩存性能。(3)提出了一種在信息中心車(chē)載網(wǎng)(ICVN)中利用霧計(jì)算、元信息和在線數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)內(nèi)容請(qǐng)求分布進(jìn)行分析的方法(FIAS),并據(jù)此實(shí)現(xiàn)了在ICVN內(nèi)對(duì)內(nèi)容進(jìn)行緩存和分發(fā)實(shí)施框架DCRV。論文分析了將信息中心設(shè)計(jì)引入車(chē)載網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)的前提和條件,討論了利用霧計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)感知的可行性和必要性;在此基礎(chǔ)上,研究設(shè)計(jì)了一種能夠?yàn)镮CVN提供內(nèi)容請(qǐng)求分析支持的基礎(chǔ)服務(wù)FIAS,該服務(wù)能夠?yàn)樾枰獌?nèi)容請(qǐng)求分布特征的相關(guān)的機(jī)制提供支持,簡(jiǎn)化這些機(jī)制的設(shè)計(jì),并降低其設(shè)計(jì)復(fù)雜度;為了驗(yàn)證所提出策略的可行性和有效性,研究設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于FIAS的內(nèi)容緩存和分發(fā)框架DCRV;研究結(jié)合交通仿真軟件SUMO和仿真平臺(tái)ndnSIM對(duì)所提出的DCRV算法進(jìn)行了實(shí)現(xiàn),仿真結(jié)果驗(yàn)證了FIAS在支持DCRV時(shí)的可行性和有效性。本文探索了ICN緩存方案設(shè)計(jì),能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)緩存設(shè)計(jì)在性能設(shè)計(jì)與安全方面的融合提供實(shí)踐指導(dǎo);所提出的標(biāo)簽感知的設(shè)計(jì)思想有望為當(dāng)前ICN在名字設(shè)計(jì)、路由設(shè)計(jì)和緩存設(shè)計(jì)等方面存在的困境提供解決思路;所提出基于霧計(jì)算的通信解決方案能夠?yàn)镮CVN通信方案的構(gòu)建帶來(lái)設(shè)計(jì)和實(shí)踐上的指導(dǎo);論文所提出的方案既有針對(duì)特定場(chǎng)景的獨(dú)特性,也具備一定的通用型,能夠?yàn)橐苿?dòng)場(chǎng)景下ICN技術(shù)、霧計(jì)算技術(shù)和內(nèi)容感知技術(shù)的融合設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方式上的參考。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.5
【部分圖文】：

、。??本論文各章組織結(jié)構(gòu)如圖１－１所示，具體各章節(jié)安排如下：??第一章對(duì)信息中心網(wǎng)絡(luò)緩存研宄的背景和現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，闡述了本文研宄??工作的目的、意義以及創(chuàng)新點(diǎn)。??第二章對(duì)ＩＣＮ研宄的相關(guān)工作、尤其是緩存機(jī)制研究做了系統(tǒng)的綜述。論文??首先就ＩＣＮ設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)項(xiàng)目和解決方案等進(jìn)行了概要介紹，并以ＣＣＮ／ＮＤＮ??項(xiàng)目為例，闡述ＩＣＮ的工作原理。鑒于本文的研究重點(diǎn)是緩存設(shè)計(jì)，因此對(duì)其做??了較為詳細(xì)的闡述，介紹了一些常用的基準(zhǔn)方法和一些主流的ＩＣＮ緩存設(shè)計(jì)，討??論了這些方案的優(yōu)缺點(diǎn)。論文也對(duì)當(dāng)前在相關(guān)研究領(lǐng)域關(guān)注度較高的一些研宄成??果進(jìn)行了介紹。同時(shí)，論文還介紹了?ＩＣＮ實(shí)驗(yàn)仿真的方法、平臺(tái)和性能指標(biāo)。??第三章提出了一個(gè)結(jié)合流行度和局部性的ＩＣＮ多屬性緩存策略ＩＦＤＤ。論文??分析了流行度緩存策略在設(shè)計(jì)上對(duì)內(nèi)容局部性利用不足的問(wèn)題，討論了由此帶來(lái)??的緩存冗余和抗攻擊能力不足的問(wèn)題。以此為基礎(chǔ)，論文詳細(xì)闡述了?ＩＦＤＤ的設(shè)??計(jì)思想、設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)機(jī)制。論文對(duì)ＩＦＤＤ在ｎｄｎＳＩＭ等仿真平臺(tái)進(jìn)行了仿真??實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了其在不同場(chǎng)景參數(shù)下性能表現(xiàn)。??

中心的設(shè)計(jì)思想。在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域，將具備上述特征的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體??系結(jié)構(gòu)稱為信息中心網(wǎng)絡(luò)（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ－ｃｅｎｔｒｉｃＮｅｔｗｏｒｋｓ，ＩＣＮ）丨１８，２９，３（）］體系結(jié)構(gòu)。??圖２－２給出了近年來(lái)ＩＣＮ項(xiàng)目發(fā)展的歷程［２］。??下面介紹一些比較重要的ＩＣＮ體系結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)闡述其設(shè)計(jì)思想和基本原理，??限于篇幅，對(duì)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)不做過(guò)多闡述。特別的，由于本文的研究工作是基于??ＣＣＮ／ＮＤＮ［１５，Ｍ項(xiàng)目，并在其所構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)仿真，因此將對(duì)該項(xiàng)??目做較為詳細(xì)的闡述。??１３??

??：：：：：?：?：?Ｓ??圖２－１?ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議體系結(jié)構(gòu)和ＩＣＮ?（ＣＣＮ）體系結(jié)構(gòu)對(duì)比１２８１??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?ＴＣＰ／ＩＰ?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ?ｖｓ．?ＩＣＮ（ＣＣＮ）?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ１２＾??２．２現(xiàn)有ＩＣＮ研究項(xiàng)目及解決方案??從１９９９年至今，包括美國(guó)、歐盟和日本的一些研宄機(jī)構(gòu)先后成立了一系列研??究未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目。這些項(xiàng)目對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)細(xì)??節(jié)上有很多不同，但是都有一些共同的研宄內(nèi)容和目標(biāo)。這些項(xiàng)目的核心設(shè)計(jì)內(nèi)??容是名字解析、數(shù)據(jù)路由、移動(dòng)性支持、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和安全性等機(jī)制，認(rèn)為未來(lái)網(wǎng)??絡(luò)設(shè)計(jì)必須具備良好移動(dòng)性支持和更安全的數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制，進(jìn)而提出了以信息為??中心的設(shè)計(jì)思想。在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域，將具備上述特征的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體??系結(jié)構(gòu)稱為信息中心網(wǎng)絡(luò)（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ－ｃｅｎｔｒｉｃＮｅｔｗｏｒｋｓ，ＩＣＮ）丨１８，２９，３（）］體系結(jié)構(gòu)。??圖２－２給出了近年來(lái)ＩＣＮ項(xiàng)目發(fā)展的歷程［２］。??下面介紹一些比較重要的ＩＣＮ體系結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)闡述其設(shè)計(jì)思想和基本原理，??限于篇幅
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 吳超;張堯?qū)W;周悅芝;傅曉明;;信息中心網(wǎng)絡(luò)發(fā)展研究綜述[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2015年03期

2 張子柯;周濤;張翼成;;Tag-Aware Recommender Systems:A State-of-the-Art Survey[J];Journal of Computer Science & Technology;2011年05期

本文編號(hào)：2890468