【摘 要】
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随着流媒体及用户自产生等业务的快速发展,网络应用模式逐渐转变为海量内容的分发与获取。而当前互联网基于主机的端到端通信模式与用户面向内容的服务需求无法适配,内容分发
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随着流媒体及用户自产生等业务的快速发展,网络应用模式逐渐转变为海量内容的分发与获取。而当前互联网基于主机的端到端通信模式与用户面向内容的服务需求无法适配,内容分发性能差。在此背景下,研究者们提出了一种新型网络体系结构——内容中心网络(Content Centric Networking,CCN),试图从根本上解决上述问题。通过在网络中内置缓存并采用基于内容名的路由,使网络通信模式从以主机为中心转变为以内容为中心,从而提升网络的内容分发效率。然而,由于CCN默认采用沿途处处缓存和盲目路由的方式,使得缓存冗余严重,缓存内容利用率低下,限制了其天然内容分发优势的发挥。为此,本文针对CCN中缓存放置与内容路由问题进行研究,致力于设计合理的缓存放置策略和相匹配的路由转发机制,以提升CCN内容分发的整体性能。主要贡献和研究成果如下:1.为了实现路径上缓存内容的合理放置和交叉路径下游缓存内容的高效利用,提出了一种基于效用感知的缓存路由机制。数据应答时,根据缓存效用确定内容放置位置,并沿途创建生存时间与驻留时间相适配的暂态路由条目;路由转发时,优先使用暂态路由条目进行缓存查找,实现交叉路径下游缓存内容的充分利用。仿真结果表明,与现有缓存算法相比,该机制有效提高了缓存命中率和跳数减少率,同时减少了缓存替换次数,提升了缓存系统的性能。2.为了实现路径外缓存内容的合理放置与高效利用,将集中化控制的思想引入到内容缓存与查找中,提出了一种协作缓存路由机制。缓存决策时,通过兴趣包和数据包携带标签的方式,确定沿途最大缓存收益区域;在最大缓存收益区域内,结合内容全局活跃度和节点可用缓存空间,选择内容最佳放置位置。内容查找时,将区域缓存放置与路由转发相结合,增大缓存资源可用性。仿真结果表明,该机制可以提高缓存命中率和跳数减少率,并以少量的代价换取CCN网络内容分发性能的显著提升。3.针对不同业务内容的差异化缓存需求问题,提出了一种基于业务分类和节点分区的差异化缓存机制。对于流媒体点播业务,采用基于流行度的推拉式缓存,实现其在边缘网络的按序存储;对于非流媒体共享内容,采用基于Hash的显式缓存,实现其在核心网络的单一副本放置。仿真结果表明,与经典算法相比,该机制提高了缓存命中率和跳数减少率,降低了平均请求时延。
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