ICN网络中基于局部热度感知的网络化缓存方法

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实现互联网可持续发展需要研究新型的互联网体系结构,以内容标识为中心的信息中心网络(Information-Centric Networking,ICN)是未来互联网研究的主要发展方向之一。在信息中心网络中,覆盖全网的缓存系统成为网络体系结构的固有组成部分,被称为“网络化缓存”。在网络化缓存中,决定缓存的内容、缓存内容的副本数量和缓存内容的放置位置的方法被称为网络化缓存方法。当前对网络化缓存方法的研究尚处于起步阶段,现有方法在缓存的过程中并未考虑网络请求具有的地域性特点,将最热门的内容缓存至所有边缘节点,造成热门内容大量冗余,具有局部热度的内容缓存空间不足。  本文针对现有方法存在的内容放置不合理问题,充分考虑网络请求具有的地域性特点,提出了一种基于局部热度感知的网络化缓存方法,通过对内容局部热度的感知和邻居节点之间的协作实现缓存内容的合理放置。该方法基本思想是:首先基于两级缓存的单节点热度感知,筛选出潜在热度内容;然后通过相邻节点的协作,对潜在热度内容的请求分布情况进行统计,获取其地域性分布特征;基于地域性分布特征对热度内容的缓存位置进行调整,减少缓存冗余,提高缓存内容的复用度,增大本地网络缓存内容的总量,使得内容的缓存位置适应内容热度的地域性分布,从而提高缓存命中率,减小用户请求响应时间。  为了对本文提出方法的性能进行评价,论文设计并实现了一个网络化缓存仿真平台,并对所提方法进行了仿真实验。仿真结果表明,相比其他方法,本文提出的基于局部热度感知的网络化缓存方法在网络具有地域性特点的树状结构中通过缓存内容的动态移动,可以将大部分用户共同请求的内容放置在请求汇聚的节点中,有效减少最热门内容的冗余程度至少90%,并多缓存超过其他方法至少50%的热门内容,在不同的网络请求特点下,用户请求在本地网络的命中率至少能提升20%以上。
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