支持动态标签分发的命名数据实验网的设计与实现

发布时间：2020-06-30 04:07

【摘要】：随着互联网的不断发展,现有的TCP/IP网络在可扩展性与内容分发等方面不断暴露出不足。为了应对这些问题,业界出现了以NDN(Named Data Networking,NDN)为代表的革命性设计,旨在对未来互联网进行非IP重构,即基于内容名字而非IP地址进行路由转发。NDN自提出至今,高速分组转发一直是重点研究之一。对此,课题组曾提出一种名字标签交换机制(Name Label Switching,NLS),它将MPLS思想引入NDN中,以定长的标签代替变长的名字,大幅提高了NDN的转发性能。然而,原有NLS的研究仍有不足,主要体现在两方面:1)名字标签交换路径(Name Label Switching Path,NLSP)只支持静态设置;2)后续研究的名字标签分发协议(Name Label Distributed Protocol,NLDP),未考虑NLSP建立的驱动方式,也未充分考虑NDN与IP的众多区别,且只进行了仿真验证。针对这些不足,本文将搭建支持动态NLSP建立的试验网,并对NLS的性能进行实验验证。本论文主要贡献包含三个方面:1)设计一个全新的数据驱动NLSP动态建立协议——NLDP。定义了四类消息,并通过设定特定的消息命名规则,使节点能快速识别名字前缀,进而实现数据驱动NLSP的快速建立。2)研制出支持NLDP的NLS路由节点。基于工控机平台,扩展NFD(NDN Forwarding Daemon,NFD)以实现NLDP协议,研制出动态NLS的边缘与核心节点。3)建立拥有10个路由节点、支持数据驱动的动态标签分发的NLS试验网,并对NLS进行功能验证与性能评估。通过多文件(文本、视频等)传输业务,检验NLSP是否动态建立成功,并以数据响应时间作为业务性能指标,与普通NDN转发进行对比测试。测试结果表明:引入NLDP协议后,NLS的平均数据响应时间与传统NDN的数据响应时间相比,减少了23%,实现了数据驱动的NLDP的设计功能。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN919.2
【图文】：

协议栈,架构

NFD)的相关模块及其功能。其中 NFD 是整个 NLDP 的实现平台，了解其各个模块的功能和操作流程对后续 NLDP 的实现具有重要指导意义。2.1 命名数据网络综述2.1.1 NDN 设计原则作为一个全新的网络架构，NDN 的提出就是为了改变现有网络端到端的通信模式，通过用名字前缀替代现有的 IP 地址，来适应未来网络的发展需求。NDN 自设计之初起，就想通过对协议结构的重新设计来解决 IP 网络中因为设计的不完善所带来的各种问题，它保持了 IP 网络的沙漏模型，仍采用七层结构，如图 2.1 所示。除了细腰部分用名字替代了 IP 地址外，还单独设计了 IP 网络中没有的安全层与策略层。

模型图,报文格式,数据结构,转发信息库

图 2.2 NDN 报文格式2.1.3 NDN 转发模型图 2.3 所示为 NDN 网络通信模型，该模型中主要包含三种数据结构[34]：内容存储库(Content Store，CS)、未决请求表(Pending Interest Table，PIT)、转发信息库(Forwarding Information Base，FIB)。正是这三种数据结构，辅助 NDN 节点实现包括数据转发、数据缓存在内的一系列功能。

【参考文献】