面向海洋的内容中心网络建模与缓存策略研究

发布时间：2020-08-21 09:02

【摘要】：随着现代航海事业的快速发展,人们对海上通信业务质量的要求越来越高,为了适应未来资源分发型的网络需求而被提出的内容中心网络(Content Centric Networks,CCN),相较于传统的网络具有更快的数据检索速率以及更高的安全通信保障。CCN体系建立在内容数据命名的概念上,为内容本身而非传输内容的连接提供安全保障,避免了许多与主机相关的威胁,内容取代传统的主机地址成为了网络的核心。CCN将内容从主机解耦,支持网络层的网络内缓存,在避免网络中相同内容重复传递的同时也提高了网络数据的传输效率。本文针对海洋信息网络的发展需求,围绕CCN的建模和缓存策略展开研究,具体研究内容如下:围绕海洋信息网络的发展现状与时代挑战展开讨论,确立了船联网中的船基数据传输系统作为本文研究的实验系统模型,并依次对系统的网络拓扑结构、请求到达分布模型与内容流行度的定义与分布规律进行了探讨。对CCN缓存的研究内容与相关策略进行了简要总结与比较,定义了内容缓存命中率、内容源服务器负载、内容请求时延、节点流量与完成一次数据传输所需经过的路由跳数这五个系统性能评估指标,提出了基于熵权法的系统性能综合评估方法,以减少系统性能评估时的主观影响,为本文的多指标系统的综合评价提供一个相对客观的依据。基于节点的请求服务率提出了改进的节点缓存容量分配策略。该策略主要通过统计分析网络的历史访问数据,计算节点对用户数据请求的满足能力,由此为每个节点分配合适的缓存空间。实验结果表明该策略能有效提高系统的网内缓存利用率,减轻内容源的负载压力,减少单节点与系统总体的流量负载,从而降低系统的运行压力与带宽需求,缩短用户请求时延并提高系统传输效率。分析总结了用户请求频率、网内不同内容种类数目和节点缓存容量这三个参数对系统性能的影响与参数之间的相互关系,以此为根据可按照不同的设计需要进行相应的系统初始化;模拟了在通信链路中断的情况下,CCN对用户的服务满足能力,证明了 CCN系统的高可靠性。同时,本文也对CCN系统的基本功能实现做了初步的验证。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U675.7
【图文】：

却无法解决互联网目前的困境，也迟迟无法得到全面推广与应用。逡逑此外随着互联网应用的不断增多和应用方式的改变，在数据传输方面，互联逡逑网的可扩展性也面临着挑战。如图１．１和图１．２所示，根据Ｃｉｓｃｏ公司的可视化逡逑网络指标ＶＮ１报告［２２】，２０１７年全球的网络流量已达到１２２ＥＢ／月，预计２０２２年逡逑更是将徶到３９６ＥＢ／月。该报告估计从２０１７年到２０２２年，网络流量将以２６％的逡逑复合年增长率（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ邋Ａｎｎｕａｌ邋Ｇｒｏｗｔｈ邋Ｒａｔｅ，邋ＣＡＧＲ）增长，至１１２０２２邋年，月人逡逑均网络流量将从２０１７年的１６ＧＢ提高到５０ＧＢ，其中，内容分发网络（Ｃｏｎｔｅｎｔ逡逑Ｄｅｌｉｖｅｒｙ邋Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，邋ＣＤＮｓ）所占比例将超过７２％。该报告同时指出，所有形式的逡逑ＩＰ视频，包括互联网视频、ＩＰ视频点播、通过文件共享交换的视频文件、视频逡逑流游戏和视频会议等，其流量总和将继续占网络总流量的８０％至９０％。如图１．３逡逑所示

２０１７邋２０１８邋２０１９邋２０２０邋２０２１邋２０２２逡逑年份逡逑图１．２全球内容分发网络流量预测逡逑４５０逡逑４００逦■逡逑■逡逑＇ｇ邋３００逦■逦■■网络视频逡逑Ｓ邋２５０逦■逦■逦■■视频点播逡逑Ｊ邋２00逦＿逦■逦■逦■■网络／数手匡逡逑：｜逦圆逦｜逦｜逦Ｉ逦＾，逡逑Ａ逦ｔｍｍｍ逦ｍｍｍ逦ｍ逦ｍｍ逦ＭＢ逦Ｈｉ逡逑２０１７逦２０１８逦２０１９逦２０２０逦２０２１逦２０２２逡逑年份逡逑图１．３按应用类型划分的全球网络流量预测逡逑移动性问题：当前的互联网是基于ＴＣＰ／ＩＰ协议工作的，而ＴＣＰ／ＩＰ协议是基逡逑于主机到主机模式设计的，要求无论获取任何信息都必须要定位到某个确定的物逡逑理主机，其体系结构不利于大量信息的分发。ＩＰ地址既代表某个主机在ＩＰ网络逡逑中具体的物理位置，又可指代一个确定的主机，存在双重语义的问题，不利于移逡逑动性的支持。逡逑安全性问题：ＴＣＰ／ＩＰ协议是建立在可信的环境之下，首先考虑的是网络的逡逑互连，对安全方面的考虑不足，目前的互联网所有的安全机制都是附加的，例如逡逑在每条协议上增加安全

２０１７逦２０１８逦２０１９逦２０２０逦２０２１逦２０２２逡逑年份逡逑图１．３按应用类型划分的全球网络流量预测逡逑移动性问题：当前的互联网是基于ＴＣＰ／ＩＰ协议工作的，而ＴＣＰ／ＩＰ协议是基逡逑于主机到主机模式设计的，要求无论获取任何信息都必须要定位到某个确定的物逡逑理主机，其体系结构不利于大量信息的分发。ＩＰ地址既代表某个主机在ＩＰ网络逡逑中具体的物理位置，又可指代一个确定的主机，存在双重语义的问题，不利于移逡逑动性的支持。逡逑安全性问题：ＴＣＰ／ＩＰ协议是建立在可信的环境之下，首先考虑的是网络的逡逑互连，对安全方面的考虑不足，目前的互联网所有的安全机制都是附加的，例如逡逑在每条协议上增加安全，其在设计之初并未考虑到安全问题。且该协议作为逡逑Ｉｎｔｅｒｎｅｔ使用的标准协议集

【参考文献】

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本文编号：2799180