信息中心网络的路由技术研究与仿真验证

发布时间：2017-05-17 03:13

  本文关键词：信息中心网络的路由技术研究与仿真验证，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着近年来互联网的飞速发展,网络规模迅速扩大,各类多媒体应用不断涌现,导致网络流量爆炸、路由表超线性增长。同时大量移动应用的出现也对网络的移动性支持和安全性提出了更高的要求。这些都给传统IP互联网的发展带来巨大挑战。现有对等网络(P2P, Peer to Peer)和内容分发网络(CDN, Content Delivery Network)等“打补丁式”方案只是针对具体应用需求对网络功能做完善,并不能从根本上解决问题。信息中心网络(Information-Centric Networking, ICN)革命型地提出用内容名字取代IP地址的解决方案,真正满足用户关注内容本身和网络对于内容获取和分发的要求,解决传统网络在可扩展性、移动性及安全性等方面的存在的问题,让网络的体系架构与需求相适应。 本文首先介绍了传统IP互联网的发展现状及其存在的问题,并对现有“演进型”解决方案进行了介绍。然后概述了ICN的不同的体系架构及命名、路由、缓存和安全等关键技术,并以命名数据网络(NDN, Named Data Networking)为例,对其设计理念、包和表类型及通信流程等进行了详细分析,通过简单示例说明ICN与IP网络的对比优势。 接着,文章介绍了移动自组织网络中基于ICN的路由策略,根据路由建立过程的不同进行了分类,并通过具体算法分析了不同类别的优势和存在的不足。针对这些不足提出了改进的最优路径差错广播路由策略(BREB, Best Route Error Broadcast)。BREB路由策略综合考虑了降低通信开销和提高路由的稳定性两个重要因素,通过动态自适应调整算法实时监测链路状态、调整路由,合理利用ICN支持多路由的特性。路由策略的设计分为内容发现、基于最短路径的通信和路由动态自适应调整三个过程,文章从协议包类型、节点表结构和通信流程等方面详细介绍了其设计思想。 在此基础上,本文基于ndnSIM仿真平台实现了BREB路由策略,并从无线多跳转发支持、包类型、表结构、最优路径选取和链路动态自适应调整等方面给出了详细的实现过程。借助改进的平台,对BREB最优路径选择功能进行了验证,并与洪泛(Flooding)、先听后播(LFBL, Listen First Broadcast Later)路由策略进行仿真对比分析。结果表明在所给网络场景下BREB路由策略的吞吐量性能要比LFBL高28.5%,而平均下载时延低8.9%,并且随着时间的变化显示出更好的稳定性。 最后,介绍了ICN网络中现有的缓存策略,并借助改进的仿真平台简要分析了缓存策略对于路由性能的影响,作为路由协议设计下一步的改进方向。
【关键词】：信息中心网络 命名数据网络 移动自组织网络 路由和转发 缓存策略
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.02
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-13
• 1.1.1 互联网发展现状及存在的问题10-11
• 1.1.2 演进型解决方案11-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 信息中心网络概念的提出13-14
• 1.2.2 信息中心网络的关键技术14-15
• 1.3 主要研究内容及章节安排15-18
• 第二章 NDN网络体系架构及路由技术18-24
• 2.1 NDN的基本设计理念18-19
• 2.2 NDN通信流程19-22
• 2.2.1 NDN包格式19-20
• 2.2.2 NDN表结构20-21
• 2.2.3 NDN路由和转发流程21-22
• 2.3 NDN路由与传统IP路由的对比优势22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 基于ICN的移动自组织网络路由协议24-36
• 3.1 基于ICN的无线自组网路由协议研究现状24-28
• 3.1.1 基于ICN的无线自组网路由协议分类24-25
• 3.1.2 直接泛洪路由25
• 3.1.3 CHANET路由策略25-27
• 3.1.4 LFBL路由策略27-28
• 3.1.5 三种策略的比较28
• 3.2 BREB路由策略设计28-35
• 3.2.1 BREB策略的基本设计思想29
• 3.2.2 BREB包格式和表结构29-30
• 3.2.3 BREB通信流程设计30-34
• 3.2.4 动态自适应调整算法34-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第四章 基于ndnSIM的路由策略实现及性能分析36-52
• 4.1 ndnSIM仿真平台36-38
• 4.1.1 平台的基本架构和功能36-38
• 4.1.2 平台存在的不足38
• 4.2 仿真平台改进及BREB路由策略的实现38-45
• 4.2.1 仿真平台改进需求分析38-39
• 4.2.2 仿真平台实现无线多跳场景支持39-41
• 4.2.3 仿真平台包和表结构的改进41-43
• 4.2.4 BREB动态路由调整算法在仿真平台上的实现43-45
• 4.3 基于改动平台的仿真与分析45-51
• 4.3.1 仿真平台默认参数说明45
• 4.3.2 性能参数说明45-46
• 4.3.3 自适应链路调整功能验证46-48
• 4.3.4 Mesh拓扑说明及参数设置48
• 4.3.5 Mesh拓扑仿真结果分析48-50
• 4.3.6 移动场景参数设置及结果分析50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 网络缓存策略对路由性能的影响52-60
• 5.1 缓存管理策略52
• 5.2 缓存与路由的相对位置关系52-55
• 5.2.1 on-path缓存与off-path缓存52-54
• 5.2.2 on-path缓存示例54-55
• 5.3 无线自组网中缓存策略对于路由性能的影响55-58
• 5.3.1 线性拓扑路由55-56
• 5.3.2 Mesh拓扑路由56-58
• 5.4 本章小结58-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 6.1 论文工作总结60-61
• 6.2 未来展望61-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-68
• 攻读学位期间发表的学术论文目录68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 秦丰林;刘琚;;P2P网络流媒体关键技术[J];电子学报;2011年04期

2 孔思淇;潘泽友;王开云;;NDN安全机制初探[J];兵工自动化;2013年02期

3 ;中国互联网发展报告(2014)[J];互联网天地;2014年06期

4 杨柳;马少武;王晓湘;;以内容为中心的互联网体系架构研究[J];信息通信技术;2011年06期

5 曹毅,贺卫红;CDN网络关键技术研究[J];现代计算机(专业版);2004年10期

6 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

7 李军;陈震;石希;;ICN体系结构与技术研究[J];信息网络安全;2012年04期

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本文编号：372451