【摘 要】
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内容中心网络（Content Centric Networking,CCN）是一种新型的未来网络架构,它采用了内容与位置相分离的设计原则。CCN网络用命名内容替代了主机地址作为网络的中心,克服了 IP网络在内容分发时依赖端到端连接的弊端。此外,CCN对网内缓存天然的支持可有效的提高内容分发效率,减轻网络负载。随着物联网设备爆炸式的增长,以及物联网应用从单独部署的工业场景向个人和商业的不断渗透,物联
【基金项目】
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自然科学基金项目《以内容为中心的移动自组织社交网络缓存技术研究》；
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内容中心网络（Content Centric Networking,CCN）是一种新型的未来网络架构,它采用了内容与位置相分离的设计原则。CCN网络用命名内容替代了主机地址作为网络的中心,克服了 IP网络在内容分发时依赖端到端连接的弊端。此外,CCN对网内缓存天然的支持可有效的提高内容分发效率,减轻网络负载。随着物联网设备爆炸式的增长,以及物联网应用从单独部署的工业场景向个人和商业的不断渗透,物联网亟需走向一个统一的平台。IP架构的物联网在海量内容分发、轻量级协议栈需求以及移动性管理等方面均有较多不足。物联网天然的以内容为中心,将CCN应用到物联网中有着很大的发展前景。当前内容中心物联网的研究还处于起步阶段,在实际物联网场景中实现CCN传输协议的工作还未开展。此外,内容中心物联网与有线CCN网络相比,存在内容时变、节点设备能耗紧张的特性。因此,内容中心物联网中的缓存策略需要重新研究设计。论文选题于自然科学基金项目《以内容为中心的移动自组织社交网络缓存技术研究》。论文围绕内容中心物联网展开工作,对内容中心物联网的CCN网络传输协议进行了设计与开发工作,同时对内容中心物联网的缓存策略进行了研究。本文工作内容包括:1)论文介绍了 CCN的体系架构、关键技术和网络协议实现,分析了物联网的架构需求,并分别综述了主机中心和内容中心架构物联网的研究现状。接下来,论文介绍了内容中心物联网的缓存研究分类,重点阐述了缓存放置策略研究现状并分析了其不足之处。2)针对经典CCN协议不支持无线网络场景以及时变内容缓存问题,论文设计并实现了支持内容中心物联网的CCN协议。首先,论文总结了内容中心物联网的各项需求;对经典CCN协议的核心组件——内容表、转发信息库等,进行修改并增加了邻居表组件。然后,论文设计了网络包的帧结构并代码实现了网络处理逻辑。最后,论文在硬件设备上实现了 CCN协议并验证了其功能。3)为了提升内容中心物联网中时变内容的缓存效率,论文提出了基于内容新鲜度的缓存策略。首先,论文给出了内容中心物联网缓存模型并计算了内容缓存收益。然后,论文通过匹配理论求解了全网内容缓存收益和最大的优化问题,给出了相应的中心式缓存策略。进一步考虑实际物联网场景,论文提出了计算复杂度低且易于部署的分布式缓存策略。最后,软件仿真以及硬件实验表明,论文提出的缓存策略可以有效地提高缓存命中率、降低网络时延以及能量消耗。
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