内容中心网络中缓存存储策略研究

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随着信息获取,商务交易,交流沟通和网络娱乐的发展,互联网的应用模式发生了巨大变化。内容获取与分发的需求已成为当前的主要应用。传统互联网基于TCP/IP的端到端通信模式越来越难以满足网络应用需求。现有的IP网络暴露出很多需要解决的问题:安全性低,移动性差,可靠性不足,灵活性不够等。为了解决当前IP网络呈现的问题,相关研究人员提出内容中心网络(CCN)以适应网络主要需求的转变。CCN网络是面向网络内容获取与分发的新兴网络体系结构,其设计目的就是解决互联网内容的快速获取与分发问题。通过在网络中部署缓存,可以存储用户请求的内容为用户后续请求提供就近服务,整体上提高网络内容的获取与分发效率。与现有的缓存应用相比,CCN网内部署在网内路由器上,可以使同一内容在网络内部的多个节点上存储。设计合理的缓存存储策略可以使内容有效的利用缓存空间,最大程度地发挥缓存优势,使用户请求热门内容时,可以更快地就近命中,缩短内容副本与请求者之间的路径,从而提高内容传输效率。  国内外很多研究者对CCN缓存技术进行了相关研究,主要包括缓存部署、缓存内容发现以及缓存存储策略研究。目前在研究缓存存储策略时,主要考虑以下三个因素对缓存存储效率的影响,即用户请求热度,缓存容量,转发路径情况。但是目前如何高效合理地在CCN网络中结合上述三个因素去达到网内缓存效率提升的研究还不是很多,需要继续探索完善。  因此本文开展缓存存储策略的研究,旨在寻找适合的理论依据和模型,从而设计合理的缓存存储策略与算法。考虑到CCN网络通信模式的转变以及缓存的新特点,设计了一种轻量级协作的基于层次划分的缓存存储策略。该策略可以有效结合用户请求热度,路径上的缓存容量,路径跳数让更热门的内容在更靠近用户请求者的位置缓存,从而提高网内缓存利用率。  本文首先阐述了内容中心网络工作原理,网内缓存的新特征以及内容中心网络中网内缓存的研究进展,指出在内容中心网络中研究高效的缓存存储策略对于网内缓存空间利用,缓存存储效率等方面的意义。之后介绍基于网内内容的优先级层次划分,对转发路径上内容进行优先级区分存储的缓存存储策略,最后实现该缓存存储策略,并在ndnSIM平台上进行相关的仿真实验并对实验结果进行分析。
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