信息中心网络中资源协同问题研究

发布时间：2019-11-13 08:18

【摘要】：随着网络的飞速发展,尤其是手机、可穿戴式设备等智能终端的迅速普及,用户对网络提出越来越高的要求。现有的网络架构面临着诸多的挑战,例如网络内容急剧增长,信息安全日益突出等,为此有研究者提出下一代网络以适应严峻的挑战。以信息为中心的网络(Information Centric Networking,ICN)是下一代网络的架构之一,提出以内容为中心的路由与转发机制。然而,ICN架构还处于成长的初期,其资源的协同和优化问题仍待深入研究。与传统的基于端到端传输模式不同,ICN使用基于内容名的传输模式。内容名是内容的标识符,用户通过发送携带内容名的请求获取所需的内容,网络中的中间节点根据内容名查找与转发数据。ICN提出的网络内缓存(In-network Caching)使得路由器能够缓存网络中的内容,并且ICN支持基于名字的动态转发,除此之外,ICN还支持内容签名、有状态转发(Stateful Forwarding)等功能。从网络资源的角度来看,信息中心网络的新特征提供了丰富网络功能,但也影响了拥塞控制算法的设计。传统拥塞控制方法不适用于动态转发和网络内缓存,基于显式拥塞控制的方法因难以维护端到端的状态信息,基于逐跳(Hop-by-Hop)拥塞控制需要路由器保存过多的转发状态。从计算资源的角度来看,SCN(Service Centric Networking)和NFN(Named Function Networking)是两个有代表性的基于ICN的可提供分布式计算的网络模型。SCN是一种更加通用的以服务为中心的网络,提出网络服务能够动态地存储在多个网络节点并被调用,NFN认为名字可以由λ-表达式组成,ICN路由器能够计算λ-表达式,但是他们没有考虑占用计算资源对转发功能的影响。为了充分利用ICN的网络资源和计算资源,在本文中,我们针对上述限制网络资源和计算资源协同的局限性问题,提出了基于网关感知的拥塞控制机制和基于ICN的分布式计算任务调度机制。首先,我们研究了基于网关感知的拥塞控制模型,提出了基于最大化网关收益的拥塞控制方法,以及基于服务价格的多路转发策略。网关布置在网络的边缘并连接相邻的子网,转发跨域数据,能有效地感知网络的负载和拥塞程度。在本文中,我们认为网关转发数据是一种向用户提供的付费服务,用户是对价格敏感的、理性的。网关为最大化自己的收益,基于网络的拥塞程度向用户收取合理的费用,当拥塞程度过高时,网关提高服务价格使用户降低请求速率,路由器根据价格降低转发端口的权重,实现动态转发。其次,我们研究了基于信息中心网络的分布式计算任务调度问题。与集中式计算相比,分布式计算将计算任务分解为多个小任务,然后分配给多台服务器处理,降低对硬件设备的要求和计算时间,提高计算效率。但是这种计算方式需要考虑重复子任务以及计算结果的存储,此外,网络传输时间也是影响效率的重要因素。在本文中,我们研究了基于ICN主机分发和ICN路由器执行计算任务的可能性,利用ICN的缓存能力存储计算任务代码和结果,利用动态转发机制实现任务分配,减少重复计算次数和网络传输时间。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP393.0

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本文编号：2560215