基于PUSH的信息中心车联网转发策略设计与实现

发布时间:2021-11-12 08:14
  随着移动通信、互联网以及汽车电子等技术的不断发展,车联网(Vehicular Networks)作为智能交通系统的关键支撑技术被广泛研究。但TCP/IP网络基于主机的寻址与面向连接的通信模式无法与车联网动态瞬变的拓扑、时变不稳定的无线链路的特点相适应,因此车联网一直很难真正走向规模应用。而作为未来互联网革命性架构设计代表的信息中心网络(Information-Centric Networks,ICN)具有基于内容的路由寻址、请求—应答的通信模式、网络内缓存、有状态的转发等鲜明特征。这些特征与车联网的动态通信环境特别匹配。因此,基于ICN的车联网(Information-Centric Vehicular Network,ICVN)被广泛研究。然而,传统ICVN的请求—应答通信模式无法满足车联网中时间敏感消息传递的要求。为解决这个问题,团队提出一种数据推送(PUSH)机制,并基于ndn SIM仿真平台进行了性能验证。为进一步在原型系统中对该机制进行验证,本文开展了以下工作:1.基于嵌入式平台,设计实现了具有数据PUSH功能的ICVN系统原型。硬件平台选用树莓派智能小车,ICN实现选用命名... 

【文章来源】:重庆邮电大学重庆市

【文章页数】:66 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

基于PUSH的信息中心车联网转发策略设计与实现


TCP/IP和NDN的沙漏模型[5]

兴趣,和数,内容,数据包


重庆邮电大学硕士学位论文第2章相关技术综述12随机数用于检测Interest包是否循环;引导符是可选项,它可以确定Interest的生存时间。Data包也是由四个部分组成,分别是内容名、附加信息、数据以及签名。内容名用于唯一标识该数据包;附加信息为可选项,用于确定Data包类型以及FreshnessPeriod,FreshnessPeriod用于缓存该Data包的节点判断Data包是否过时;数据即为Interest包请求的详细内容;签名放在Data包的末尾,对之前所有内容进行签名,消费者收到Data包后,可通过签名对Data包进行验证,保证Data包的可靠性。图2.2NDN的兴趣包和数据包[5]通过数据包以及兴趣包的格式,我们可以很明显的发现,二者取消了IP地址,选择使用内容名作为标志。在兴趣包中,不会将请求者的位置信息与身份信息等信息暴露出来,但是在数据包中,却包含了用户的签名信息,这也表明了数据包的内容请求者可以验证发布者的身份信息,并且充分体现了NDN设计原则中的内置安全性[41]。数据包不像IP网络中的数据包一样,将源地址与目的地址包含其中,而是将地址隐藏起来,所以NDN中的数据包可以满足所有请求该内容的兴趣请求。2.1.3NDN节点的类型为了实现兴趣包和数据包转发的功能,每个NDN路由器维护三个数据结构:内容仓库(ContentStore,CS)、转发信息表(ForwardingInformationBase,FIB)和待定兴趣表(PendingInterestTable,PIT)。路由器节点结构如图2.3所示。其中FIB记录当前节点到达内容提供节点的下一跳接口,相当于IP网中的FIB,由路由协议自动生成,是转发兴趣包的依据。与IP转发不同的是,NDN转发允许有一组转发出口,而不仅限于一个。在PIT条目中,会将兴趣包携带的名字和兴趣包进入

节点结构


重庆邮电大学硕士学位论文第2章相关技术综述13节点的接口详细的记录下来。CS用于保存路由节点的缓存内容,类似于IP路由器中的缓存,不同的是NDN路由器可以重复使用该数据,而IP路由器在转发之后则不能使用该数据。所以缓存策略也是NDN中的研究热点之一[42]。当兴趣包到达时,NDN路由器首先会检查CS,了解其中是否有匹配的数据,如果存在匹配的数据,路由器向兴趣包入接口返回数据包。否则,路由器在PIT中查询名字,如果匹配的条目存在,则在对应条目处添加该兴趣包的入端口号。如果不存在匹配的PIT条目,路由器将基于FIB中的信息和路由器中的自适应转发策略转发兴趣包。图2.3NDN的节点结构[5]2.1.4NDN原型实现库ndn-cxxndn-cxx,简单地说就是一个实现NDN基本组件原型的C++库,实现了NDN的基础功能,主要负责Interest包或者Data包的编解码,并且可以被其他上层的应用调用。ndn-cxx实现NDN原型组件包括:1.实现了最不经常使用算法(LeastFrequentlyUsed,LFU)、最近最少使用算法(Leastrecentlyused,LRU)以及先进先出算法(FirstInputFirstOutput,FIFO)三种缓存策略;2.NDN常用的应用开发工具,主要有单元测试工具、事件定时器、系统日志记录工具等;3.实现了包含生成数字证书的ndnsec模块的数字签名模块;4.以层级表示的NDN命名组件,包括Interest包、Data包以及本地回环信息等,版本号、命名支持内容名以及与传统URL类似的参数格式等,命名工具包括基本的名称对象比较、筛选以及匹配等;

【参考文献】:
期刊论文
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[4]命名数据网络下基于K-medoids的簇内Hash路由机制[J]. 鄢欢,高德云,苏伟.  电子学报. 2017(10)
[5]车联网与无人驾驶[J]. 丁兆威.  中国公共安全. 2017(04)
[6]车联网综述(英文)[J]. 杨放春,王尚广,李静林,刘志晗,孙其博.  中国通信. 2014(10)
[7]车联网现状与发展研究[J]. 程刚,郭达.  移动通信. 2011(17)

硕士论文
[1]命名数据网络中缓存策略研究[D]. 刘武.哈尔滨工业大学 2015



本文编号:3490516

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