隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的多樣化發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)流量增速迅猛,隨即而來的網(wǎng)絡(luò)資源利用率低下、用戶訪問延遲增大等問題已成為網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)發(fā)展的阻礙。因此提出以信息為中心的智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)研究,部署全網(wǎng)無處不在的緩存機(jī)制,使網(wǎng)絡(luò)中的內(nèi)容路由器能夠快速響應(yīng)用戶的請求,減少不必要的訪問開銷,充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,降低數(shù)據(jù)內(nèi)容獲取時延,提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。本文首先對互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀以及流量激增所帶來的一系列制約網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的因素進(jìn)行分析,總結(jié)了當(dāng)前TCP/IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中傳統(tǒng)緩存機(jī)制存在的弊端,突出以信息為中心傳輸機(jī)制下緩存研究的必要性。并對國內(nèi)外基于以信息為中心傳輸機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與緩存機(jī)制的研究現(xiàn)狀進(jìn)行闡述,重點(diǎn)介紹了智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其通信機(jī)制�？偨Y(jié)提出了智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的緩存機(jī)制設(shè)計方案,旨在解決當(dāng)前研究中存在的忽略網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)、不能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化進(jìn)行自適應(yīng)性調(diào)節(jié)的緩存問題。其次,根據(jù)上述分析進(jìn)行的緩存機(jī)制設(shè)計主要為四個功能模塊部署:采集模塊的主要功能是對網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理并發(fā)送至預(yù)測模塊;預(yù)測模塊使用基于RNN(Recurrent Neural Network)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測算法進(jìn)行未來網(wǎng)絡(luò)流量的預(yù)測,計算流量變化率,使得緩存機(jī)制能夠動態(tài)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化;資源控制模塊一方面需要根據(jù)內(nèi)容路由器在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械奈恢眯畔⑦M(jìn)行緩存空間的初始化分配,并通過預(yù)測模塊得出的網(wǎng)絡(luò)流量變化率進(jìn)行緩存空間大小的調(diào)整。另一方面需要通過數(shù)據(jù)內(nèi)容需求量與節(jié)點(diǎn)的位置信息,綜合計算得到數(shù)據(jù)內(nèi)容的緩存有效時間,進(jìn)行時間戳標(biāo)記;緩存模塊需要根據(jù)資源控制模塊所作出的緩存決策進(jìn)行緩存空間大小的初始化與動態(tài)調(diào)整,并按照時間戳標(biāo)記管理緩存內(nèi)容。最后,本文應(yīng)對設(shè)計方案進(jìn)行了各功能模塊的部署與實(shí)現(xiàn)。首先通過真實(shí)拓?fù)湎碌木W(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)集對基于RNN的預(yù)測算法進(jìn)行有效性驗(yàn)證。經(jīng)過預(yù)測模型訓(xùn)練優(yōu)化得出的測試結(jié)果可知,該模型能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測網(wǎng)絡(luò)流量變化。其次,將預(yù)測算法部署到預(yù)測模塊中,進(jìn)行整體緩存機(jī)制性能評估。通過仿真結(jié)果可知,基于網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測與時間戳標(biāo)記的緩存機(jī)制相較于已有緩存機(jī)制而言,能夠充分考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)影響并動態(tài)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化,進(jìn)而提供更高的緩存命中率,減少不必要的緩存替換開銷,降低數(shù)據(jù)內(nèi)容在緩存中的檢索時間,提升用戶請求響應(yīng)速率,增加網(wǎng)絡(luò)資源的利用率,進(jìn)一步改善了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP393.06;TP183
【部分圖文】：

１緒論?＼??１．１論文研究背景??根據(jù)《世界互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展報告２０１８》可知，當(dāng)前全球正處于新型科技與產(chǎn)業(yè)爆??發(fā)增長期，互聯(lián)網(wǎng)與人類的生產(chǎn)生活相互滲透，成為開拓創(chuàng)新與驅(qū)動行業(yè)轉(zhuǎn)型的不??竭動力�；ヂ�(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展壯大至今，人工智能、共享經(jīng)濟(jì)、下一代互聯(lián)網(wǎng)等新型技??術(shù)產(chǎn)業(yè)的崛起，為人類的社會生活提供了源源不斷的科技動力，逐漸滲透于人類生??活、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會運(yùn)行的方方面面。根據(jù)聯(lián)合國信息通信技術(shù)ＩＣＴ事務(wù)機(jī)構(gòu)國??際電信聯(lián)盟ＩＴＵ指出，截至２０１８年底，全球５１．２％的人口，約３９億人將使用互??聯(lián)網(wǎng)ｍ。中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心ＣＮＮＩＣ發(fā)布的第４２次《中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計??報告》顯示，截至２０１８年６月３０日，我國網(wǎng)民規(guī)模達(dá)８．０２億，互聯(lián)網(wǎng)普及率為??５７．７％，發(fā)展趨勢如圖１－１所示［２］�；ヂ�(lián)網(wǎng)使用跨越５０／５０這一里程碑說明在建設(shè)??更具包容性的全面信息社會邁出了重要一步，互聯(lián)網(wǎng)的使用需求大幅增長。??

?北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文???ＩＰＶｏＤ、通過文件共享交換的視頻文件、視頻流游戲和視頻會議）的總和將保持在??總ＩＰ流量的８０％到９０％范圍間。到２０２２年，全球ＩＰ視頻流量將占據(jù)８２％?（圖１－??２）。隨著視頻流的大幅增長，互聯(lián)網(wǎng)流量正從相對穩(wěn)定的流（Ｐｅｅｒ－ｔｏ－Ｐｅｅｒ，Ｐ２Ｐ）向??動態(tài)的流模式演變。實(shí)時互聯(lián)網(wǎng)視頻逐漸取代傳統(tǒng)的廣播視頻，占據(jù)互聯(lián)網(wǎng)視頻流??量的５％，到２０２２年將增長１５倍，達(dá)到１７％［３］。??

Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｃｏｎｔｅｎｔ－ｃｅｎｔｒｉｃ?ｎｅｔｗｏｒｋ??國內(nèi)外對于以信息為中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的研究歷經(jīng)數(shù)十年，取得了巨大發(fā)展與收??獲，發(fā)展歷程如圖１－３所示［４］。國外研宄源自１９９９年，以信息為中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)??首次提出，即Ｃｈｅｒｉｔｏｎ等人［５］發(fā)表了基于命名路由的ＴＲＩＡＤ?（Ｔｒａｎｓｌａｔｉｎｇ?Ｒｅｌａｙｉｎｇ??Ｉｎｔｅｒｎｅｔ?Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ?ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ?Ａｃｔｉｖｅ?Ｄｉｒｅｃｔｏｒｉｅｓ?）?［６］。而后，２００７?年提出了?首個完??全獨(dú)立于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，面向數(shù)據(jù)內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)ＤＯＮＡ?（Ｄａｔａ－ＯｒｉｅｎｔｅｄＮｅｔｗｏｒｋ??Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）?［７］。此后大量機(jī)構(gòu)致力于以信息為中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)ＩＣＮ?（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ－??３??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2880683