内容中心网络缓存仿真平台设计、实现与应用

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yaohaoyuan
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内容中心网络(Content Centric Networking,简称CCN)是一个以信息互联的网络体系结构,中间节点缓存内容,在内容获取过程中,用户与应用只关心内容本身,而不需要关心内容所在的网络位置。CCN以缓存空间换取网络带宽,通过获取就近的缓存内容来提升传输效率。网络内缓存是CCN体系结构的核心,提高内缓存性能是增强CCN性能、改善用户体验的关键。  CCN网络内缓存与用户访问行为相互作用,并且受到网络拓扑、缓存分布等多种因素影响,建立理论模型困难。仿真实验是评估和改进网络内缓存策略,设计和改进CCN网络内缓存机制的重要方法。仿真平台不仅需满足灵活设置网络拓扑、缓存分布、用户内容请求等环境参数,还需方便设计实现缓存、替换与转发策略,或重用、替换已有的策略模块构建复杂的协同缓存系统。已有的CCN缓存仿真平台无法满足上述需求。  为解决上述问题,本文设计并实现了一种模块化的CCN缓存仿真平台,在该仿真平台上实现了多种缓存、替换、转发策略,并评估分析了这些典型缓存机制的性能。本文主要工作包括以下两个方面:  1.模块化CCN缓存仿真平台的设计与实现。将仿真平台划分为环境、策略、控制、指标等模块,环境模块设置内容访问模式、拓扑结构、缓存空间等,策略模块设置缓存、替换、转发等策略,控制模块设置节点缓存内容、节点位置信息、内容请求次数等,评估模块输出并可视化缓存命中率、平均路径长度等性能指标。模块化低耦合设计增强了仿真平台的灵活性和可扩展性,用户方便重用或者替换相关的模块,快速完成仿真实验。  2.缓存机制实验评估与对比分析。基于设计实现的缓存仿真平台,实验评估了典型缓存与控制策略性能,比较分析了缓存性能的差异及原因,从实验结果可以看出:1)转发策略对缓存性能影响较小,不同转发策略性能差异较小;2)隐式协同的性能优于显式协同算法;3)异构缓存空间的性能优于同构缓存空间,此外,异构缓存空间下缓存算法能更好的发挥其优势。这些结论为缓存机制设计提供依据,设计性能更优的缓存系统。  进一步通过不同网络环境下对不同的策略组合的仿真实验,发现不同网络环境下最优策略组合不同,但无论在哪种环境下缓存策略LCD的性能都很突出;拓扑结构对最优组合的影响大于缓存空间类型的影响,这部分结论为CCN网络缓存的实际部署做出指导。
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