【摘 要】
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互联网已经成为人类现代生活不可缺少的一部分。随着手机等移动网络终端设备的普及,互联网的规模不断增加。对于现在网络的应用场景,人们对内容的位置的关注逐渐减少,对内容本身的关注逐渐增加。为充分满足人们对内容的需求,NDN网络模型被提出。NDN摒弃了端到端连接的通信方式,采取以内容为中心进行网络通信方式,具有高安全性、高移动性、可拓展性、多播传输的特性。尽管NDN在内容获取上拥有天然的优势,但在减小ND
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互联网已经成为人类现代生活不可缺少的一部分。随着手机等移动网络终端设备的普及,互联网的规模不断增加。对于现在网络的应用场景,人们对内容的位置的关注逐渐减少,对内容本身的关注逐渐增加。为充分满足人们对内容的需求,NDN网络模型被提出。NDN摒弃了端到端连接的通信方式,采取以内容为中心进行网络通信方式,具有高安全性、高移动性、可拓展性、多播传输的特性。尽管NDN在内容获取上拥有天然的优势,但在减小NDN请求者内容获取时延方面仍然存在一定性能提升的空间。本文从降低NDN网络中内容获取时延角度出发,充分利用NDN中内容缓存的特性,针对NDN基本通信模式和订阅发布模式,分别引入蚁群优化思想和探测机制和订阅多播树的概念,通过将内容分布缓存在网络中的方式,使得内容请求者能够从更近处获取内容,从而降低内容获取时延。本文完成了以下三方面的工作:1.针对NDN中基本通信模式,充分利用NDN的缓存特性,提出一个蚁群路由思想和邻域探测机制结合的低时延内容获取策略。该策略一方面引入蚁群路由算法中调节信息素浓度选择最优路径的思想,通过Data包在从内容提供者到内容请求者的路径上,基于上游节点缓存Data包中内容的情况来调节相关路径上信息素的方式,以强化有效路径,提高后继相应Interest包选择该路径的概率;另一方面通过相邻节点间周期性信息交流进行邻域探测,使得每个节点能够获取一跳邻接点的信息存储情况,以增强邻域发现能力。该内容获取机制充分利用NDN的缓存特性,使得节点能够尽量从更近的缓存内容的节点处而非距离较远的原始内容生产者处获取到所需内容,从而降低内容获取时延。2.针对NDN中内容订阅发布模式,提出一个基于多播树的低时延内容获取策略。该策略在内容订阅发布模式建立过程中,利用订阅者向发布者发送的订阅请求信息,建立一棵以发布者为根并覆盖所有订阅者的多播树,并根据节点在多播树中的位置和接收到的订阅应答包数量选择多播树中的关键节点,通过关键节点维持订阅多播树,提升订阅信息发布效率。该策略通过构建并维持订阅多播树及其中的关键节点,使得订阅节点能够及时从关键节点或发布者获取所需内容,从而降低订阅者的内容获取时延。3.通过模拟NDN通信流程中的缓存、待定兴趣表和最长前缀转发等关键组件,应用C++模拟验证本文提出的两个内容获取机制。在DFN和Deltacom两种在NDN网络的相关研究中流行的拓扑结构上进行实验获得的结果显示,在基本通信模式下,与NDN主流的内容转发策略相比,本文提出的策略对网络内缓存的内容的利用度更高。随着内容请求包发送速率的增长,基于蚁群路由思想的转发机制和内容探测机制对于兴趣满意度的影响也在逐渐提升。另一方面,在订阅发布模式下,在订阅发布模式中加入多播订阅树结构能够有效减少内容推送时延、订阅更新以及内容获取时延。
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