ICN网络中标签导向转发与缓存规划机制研究

• 作 者: 白子龙
• 机 构: 中国科学技术大学
• 出 处: 中国科学技术大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 内容中心网络 NDN兴趣包转发 内容缓存 传输延迟 集中式路由计算

内容中心网络(Information Centric Network,I CN)因为符合用户对内容的获取需求高于了解内容所在位置这一特性,已成为未来网络体系结构研究的热点。命名的数据网络(Named Data Networking, NDN)是ICN的主要实现形式。NDN为内容的多用户分享类型的应用提供了IP体系结构所没有的支持,但其基于名字的路由转发效率仍然偏低;其网内缓存机制虽然在概念上缩短了用户获取内容的平均传输距离,高速网内缓存资源的使用仍存在冗余。本文针对上述问题开展研究。本文基于NDN对于中心网络(Information Centric Network, ICN)网络中标签导向转发与缓存规划机制进行优化。本文可有效优化NDN兴趣包转发处理过程、路由管理模块对数据包数据通路构建过程及网络状态收集过程、以及网内高速缓存资源利用效率,应用于ICN中,更能满足高带宽、低延迟要求较高的媒体类型内容传输,尤其是实时多用户分享类型应用的用户需求。本文的主要工作包括以下几个方面：第一、分析了内容中心网络路由管理系统,针对目前逻辑集中式路由计算系统存在的问题,设计并搭建了基于“兴趣包-内容包”通信模式的内容中心网络集中式路由计算管理系统及控制信道。在ndnSIM上对该系统进行的仿真实现和功能验证说明本系统能有效降低数据通路建立过程和缓存信息同步过程的控制信号开销。第二、分析了内容中心网络兴趣包转发过程,设计并实现了一种新的采用变长标签序列引导的兴趣包转发机制。本文通过在ndnSIM上的仿真实验验证了变长标签导向兴趣包转发的可行性,并根据量化结果进行分析。第三、分析了网内缓存机制相关研究的特点和不足,以及兴趣包、内容包传输延迟的特点,并进行了理论论证。在此基础上我们根据实时多用户内容传输的特性设计并实现了以节点为单位的缓存规划机制——必要时刻缓存机制(Cache When Necessary, CWN)。根据ndnSIM上的仿真实验结果,本文设计并实现的CWN机制在相比全局缓存策略不增加内容消耗者平均内容获取延迟的前提下,有效减少了实时多用户类型应用中的冗余缓存消耗。