内容中心网缓存策略研究

发布时间：2020-03-05 15:05

【摘要】：随着终端普及程度的加深,内容分享产生流量的占比大幅提升,以主机为中心的传统网络越来越难满足以内容中心的高层应用的需求。在此背景下,内容为中心的内容中心网络(Content-Centric Networking,CCN)被提出。在CCN中,用包含唯一标识符的兴趣包和数据包取代了传统网络中的IP包,即兴趣包的路由过程就是内容的检索过程,从而更关注内容本身。具备网内缓存功能的CCN路由器可以直接响应兴趣包的请求,所以可以在一定程度上降低网络负载,改善网络性能。如何高效、灵活的利用网内缓存,使更多的兴趣包在网内缓存中就得到响应,是缓存策略研究要解决的问题。本文基于不同内容的流行度、不同节点的中心性都具有差异性的特点提出了分层差异缓存的思想。分层是指根据CCN路由节点在网络拓扑中的介数中心性不同,利用分层窗口函数对它们进行分层;差异缓存是给不同层设计不同的缓存概率。分层差异缓存的思想把缓存概率细分成了层缓存概率和内容缓存概率。在中心性不同的节点中,层缓存概率具有差异性,内容缓存概率具有统一性。针对Prob(p)缓存策略中,缓存概率在中心性不同的节点中缺少差异性的问题,基于分层差异缓存的思想,引入层缓存概率,提出了HD-Prob(p)缓存策略。该策略通过降低介数中心性较高的节点的缓存概率,提高了缓存数据包的整体流行度,使性能得到优化。针对CL4M缓存策略中,缓存节点缓存的数据包频繁替换的问题,基于分层差异缓存的思想,引入内容缓存概率和层缓存概率,提出了 HD-CL4M缓存策略。该策略降低了数据包替换频率,同时提高了缓存数据包的整体流行度,使性能得到优化。最后,基于Icarus仿真平台,分别对HD-Prob(p)和HD-CL4M缓存策略进行了仿真,仿真结果验证了分层差异缓存对Prob(p)缓存策略和CL4M缓存策略的性能都有优化,提高了缓存命中率、降低了网络平均时延。
【图文】：

逦２０１７逦２０１９逡逑图１－１邋ＣＣＮ发展时间轴逡逑内容中心网络（ＣＣＮ）项目旨在建立一个灵活、简单和普遍适用的下一代通逡逑信网络框架，由ＰＡＲＣ邋（Ｐａｌｏ邋Ａｌｔｏ邋Ｒｅｓｅａｒｃｈ邋Ｃｅｎｔｅｒ：施乐公司的帕洛阿托研究中逡逑心）的Ｖａｎ邋Ｊａｃｏｂｓｏｎ提出和管理［８］。由于内容中心网络的实现程序叫做ＣＣＮｘ，逡逑所以内容中心网络的发展阶段也以“ＣＣＮｘ”命名，例如ＣＣＮｘ的早期实现阶段、逡逑ＣＣＮｘ邋０．ｘ开源阶段和ＣＣＮｘｌ．Ｏ阶段等。内容中心网的详细发展时间轴如图１－１逡逑所示［１７］。现在关于内容中心网络的研究处于快速发展阶段，该项目的下一个阶逡逑段主要工作是推进不同标准提议的一致化，计划在２０１７年到２０１８年之间实现内逡逑容中心网络的标准化。逡逑现在ＣＣＮ的研宄进入标准化和商业化前的关键时期，各个研宄方向都吸引逡逑２逡逑

２．１内容中心网相关技术逡逑２．１．１邋ＣＣＮ协议栈逡逑ＴＣＰ／ＩＰ网络与内容中心网络沙漏型协议栈，如图２－１所示。在ＴＣＰ／ＩＰ中，逡逑网络协议栈是分层的，层与层之间通过接口（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）相互调用，这使层与层逡逑之间不会相互影响，屏蔽各个层之间的差异。在协议栈中，各层的协议中大部分逡逑都是双边协议，，只要两边遵守就能完成交互，例如第二层帧协议是数据链路两端逡逑之间的一个协议，第四层协议是发送端和接受端之间的协议。在整个ＴＣＰ／ＩＰ网逡逑路中，需要普遍遵守的协议仅仅是网络层的协议。网络层通过ＩＰ包连接所有终逡逑端，这种宽松的结构在ＴＣＰ／ＩＰ的快速发展中起到了巨大作用。ＩＰ包把通信协议逡逑不同的底层网络连在了一起，实现了彼此之间的通信。ＩＰ包在ＴＣＰ／ＩＰ协议栈中逡逑担任‘瘦腰’功能
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP393.02

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本文编号：2585032