命名数据网络拥塞控制机制研究

发布时间：2020-10-22 19:32

　　 伴随着互联网规模和应用的蓬勃发展,网络中的用户量和信息量急剧增加,以实现两台主机之间通信为设计初衷的传统网络在许多方面已经难以满足大数据时代的用户需求。以内容为中心的命名数据网络(Named Data Networking,NDN)应运而生,并逐渐发展成为下一代网络架构的研究热点。NDN的网内缓存机制、流量自平衡与多路径传输等架构上的设计优势,使其在一定程度上能够缓解网络拥塞,但由于流量产生的随机性、网络资源的有限性、多源传输问题等因素的存在,导致拥塞现象仍然是NDN需要面对的问题。相比较传统TCP/IP网络,NDN在多内容源、对称转发等传输特性上有诸多不同,使得现有针对TCP/IP网络设计的拥塞控制方法不能够直接应用到NDN,因此研究能够适用于NDN的拥塞控制方案,对保障NDN的传输性能具有重要意义。本文针对NDN下的拥塞控制问题开展研究,从多源传输特性下接收端传输时延测量、NDN路由器端的流控能力等方面进行了深入探索,本文研究的主要内容是:首先,以树莓派开发板作为网络节点的硬件平台,使用NFD转发器、ndn-cxx原型库等搭建NDN运行环境,在此基础之上,开发可以模拟真实网络请求统计特性的接收端程序和对此进行响应的数据源程序,并进一步在多种常见的拓扑结构下,从瓶颈链路和多源传输这两种可能导致网络拥塞的情况分析了拥塞的具体呈现状态及其影响。其次,本文从多源传输中接收端测量时延不稳定的问题着手,考虑NDN路由器节点的流控制能力,提出一种基于概率转发的混合式拥塞控制机制。该机制包括接收端和路由器端两个控制层面,其中在接收端维持兴趣包发送窗口,利用数据包传输中内容源切换引起的时延抖动特性,部署能够即时变更基础时延信息的时延测量方法,以解决多源传输引起的时延测量问题,并以此时延变化对兴趣包的发送速率进行整形,同时进一步改善了重传机制;在路由器端以某一层级的内容名称对流进行粒度划分,分析该粒度下流对各个接口的拥塞贡献系数,以此为基础获取每一接口的拥塞状态,并将此拥塞状态信息与兴趣包在各个接口的转发概率线性相关。同时通过控制流的发送队列大小来调节该流对链路资源的占用比例,实现节点对带宽的有效利用。最后,本文在搭建的NDN网络环境中实现了该拥塞控制机制。实验分析表明,与现有的解决方案相比,该机制在拥塞避免与拥塞控制上效果更优,并具有较强的鲁棒性。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP393.0
【部分图文】：

NFD 提供了 NDN 中的核心功能，缓存置换、命名路由、数据加解密、些不同开发平台下实现的接口遵循DN-CCL）规则。ux 的单板机电脑[58]，它由英国的埃自由软件促进学校的基本电脑科学小的台式机，其外形只有信用卡大脑无论是在发展中国家还是在发达更多领域。而事实上，树莓派确实小型应用服务器、无线热点、嵌入
【参考文献】

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1 雷凯;袁杰;;命名数据网络内容分发机制研究与探讨[J];电信科学;2014年09期

2 闵二龙;陈震;许宏峰;梁勇;;内容中心网络CCN研究进展探析[J];信息网络安全;2012年02期

本文编号：2852009