内容中心网络路由和缓存技术研究

来源 :南京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hnyqk
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随着互联网业务和流量的爆发式增长,当前的TCP/IP网络已不能满足用户快速获取内容的需求。内容中心网络(Content-Centric Network,CCN)是以内容为中心的网络架构,摒弃了传统的TCP/IP网络架构。TCP/IP网络架构关注的是内容存储的位置,通常需要关注的是源主机的IP地址和目标主机的IP地址。而CCN关注的是内容本身,将用户所需的内容缓存在中间的路由节点上,然后对各节点制定合适的路由策略进行转发。因此缓存及路由策略的研究成为内容中心网络关注的重点。本文重点研究CCN网络的缓存策略和路由转发策略,以实现用户对内容的快速获取,避免路由节点压力负载压力过大,获得更好的网络性能。针对当前现有的CCN网络缓存放置策略存在的包括内容冗余、节点负载过大、用户获取内容时延过大等问题,本文提出一种基于内容流行度和节点重要度的合作缓存策略(Cooperate)。该策略通过在节点内生成一张流行度排名表,当某一节点缓存满了之后,将新到达内容的流行度分别与表中最大和最小内容流行度进行比较,将大于最大流行度的内容放在该节点所在层次的下一层节点(也就是更靠近用户中心的节点),将小于最小流行度的内容剔除,将位于最大和最小流行度之间的内容缓存在本节点上,替换出的最小流行度内容缓存到上一层节点当中。通过仿真,结果表明该策略既避免了网络内容资源的冗余传输,又保证了短期内比较流行的内容不会被快速替换掉,还能使内容缓存更加靠近边缘节点,减小用户获取内容的时延。在设置了合理的缓存放置策略之后,设计对应的路由转发机制是提高网络性能的另一个重要因素。CCN通常采取单路径路由转发和多路径路由转发。本文提出了追踪兴趣包反向路径的单径路由策略(RTR)和基于内容轨迹的多路径策略(CTMR)。在追踪兴趣包反向路径的单路径策略中,重要节点的某项缓存内容被替换掉之后,当内容请求端再请求该项内容时,兴趣包舍弃了去往内容源端服务器请求的路径,而是被路由到有更高的可能保存着兴趣包所匹配内容的边缘节点。而多路径路由是CCN网络的一个内在属性,也是一个优势。基于内容轨迹的多径路由机制是将兴趣包通过多条路径路由到边缘节点,再通过FIB表获得一个转发端口,确定一条最优的路径。仿真结果表明,该策略可以大大提高网络内数据传输速度,实现链路间的负载均衡。
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