面向数据的内容分发架构研究

发布时间：2017-04-02 15:18

  本文关键词：面向数据的内容分发架构研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着互联网的飞速发展,人们对数据内容本身的需求越来越强烈,网络的目的不再是主机到主机通信,而是实现内容的分发。目前广泛应用的CDN(Content Delivery Network)技术是一种“增量式”的解决方案,在一定程度上缓解了用户对内容的需求。CDN的基本思想是将用户导向离其最近的服务器,并通过有效的管理机制达到负载均衡的效果。然而,CDN的实现机制仍然是主机到主机通信,并没有考虑内容属性,不提供在内容上细粒度的控制。另外,CDN没有解决IP网络在灵活转发、安全性和数据分发方面的局限性且其部署复杂。 ICN (Information-Centric Networks)是未来网络领域的一种“革新式”的以内容为中心的网络体系,它改变了当前网络端到端的通信传输机制,即抛弃了TCP／IP体系结构,从零开始重新设计未来互联网。ICN从面向数据的角度解决了现有内容分发技术的问题,将内容和终端的位置分离,用户可以直接用想要请求的数据名字来获取数据。ICN提供全网缓存,用户请求可以被请求路径上存储了内容副本的任意节点响应。另外,在移动性、安全性以及转发灵活性等方面能提供更好的性能,适应物联网、大流量视频、社交网络等新型应用模式。但是这种“革新式”的解决方案与现存的IP网络无法兼容,基础设施建设成本开销巨大,在实际应用中阻碍较大。目前针对ICN的研究大多集中在路由协议、数据转发、缓存机制等方面,在提高ICN与现有IP网络设施兼容能力方面相关工作并不多。 本文首先从传统的ICN研究热点——缓存机制出发,设计了一种混合哈希路由缓存机制,通过选择合适的路径来提供缓存命中率和链路负载之间的折中,保证较优的缓存命中率的同时最小化额外的链路负载。另外,我们主张缓存替换策略应该与缓存机制相辅相成,针对该混合哈希路由缓存机制,我们提出了一个新的缓存替换策略LH-FU (Least Hop-Frequently Used),进一步优化系统缓存命中率。其次,为了使ICN体系结构具有更强的适用性、更高的可行性以及更可观的经济效益,本文针对IP网络和内容分发技术的不足,在分析CDN和ICN原理的基础上,设计了部署在现有网络上的局部ICN方案——面向数据的内容分发架构。该架构底层支持面向名字的路由协议,同时支持向下兼容(基于IP的路由)。我们的设计目标是比传统CDN架构更简单,与“革新式”的ICN相比,能更好的与现有网络设施兼容。 我们在真实的域内拓扑上进行了大量的仿真来评估混合哈希路由方案,将其与其他缓存机制进行了对比。结果表明,混合哈希路由在缓存命中率和链路负载指标上的综合表现优于其他方案,保证缓存命中率的同时有效降低了域内链路负载,使用户获得更优的体验质量。另外,通过将LH-FU与不同的缓存机制组合试验验证了LH-FU与混合哈希路由方案协作能进一步提高缓存命中率。最后,部署了一个简易的系统原型验证我们架构的可行性。
【关键词】：信息中心网络 内容分发 哈希路由 协作缓存
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.02
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 论文研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 ICN的缓存机制13-14
• 1.2.2 ICN的未来方向14
• 1.3 论文主要内容14-15
• 1.4 论文结构安排15-17
• 第2章 CDN、ICN基本原理与技术17-26
• 2.1 CDN基本原理17-19
• 2.2 ICN基本原理19-24
• 2.2.1 IP网络面临的挑战19-20
• 2.2.2 ICN基本原理20-22
• 2.2.3 ICN关键技术22-23
• 2.2.4 ICN的优势23-24
• 2.3 ICN方案举例24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 混合哈希路由方案和缓存替换策略26-33
• 3.1 哈希路由工作机制26-27
• 3.2 对称、非对称和多播哈希路由27-29
• 3.3 混合哈希路由方案29-30
• 3.4 缓存替换策略LH-FU30-31
• 3.5 本章小结31-33
• 第4章 面向数据的内容分发架构设计33-42
• 4.1 设计目标和关键技术33-37
• 4.1.1 设计目标与原理33-34
• 4.1.2 HTTP协议34-36
• 4.1.3 反向代理模式36-37
• 4.2 面向数据的内容分发体系结构37-40
• 4.2.1 系统框架描述37-39
• 4.2.2 ICN功能扩展39-40
• 4.3 本章小结40-42
• 第5章 实验仿真及结果分析42-62
• 5.1 仿真工具42-45
• 5.1.1 ICN试验技术简介42
• 5.1.2 仿真配置和通信模型42-45
• 5.2 算法实现45-48
• 5.2.1 HR Hybrid SMA实现46-47
• 5.2.2 LH-FU替换策略的实现47-48
• 5.3 实验结果及分析48-57
• 5.3.1 评估HR Hybrid SMA机制48-54
• 5.3.2 评估LH-FU算法54-57
• 5.4 系统原型部署与测试57-61
• 5.4.1 系统原型部署57-58
• 5.4.2 功能测试58-61
• 5.5 本章小结61-62
• 第6章 结束语62-64
• 6.1 全文总结62-63
• 6.2 未来展望63-64
• 参考文献64-68
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果68-69
• 致谢69

【共引文献】

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本文编号：282722