命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)容傳輸與緩存機(jī)制研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，多媒體業(yè)務(wù)占據(jù)了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的大部分流量，而以IP地址為核心實(shí)現(xiàn)端到端通信的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在傳輸以內(nèi)容分發(fā)為主的業(yè)務(wù)時(shí)面臨著冗余傳輸、安全性等一系列問題，因此，命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(Named Data Networking，NDN)被提出并成為研究的熱點(diǎn)。NDN將原始內(nèi)容分割為多個(gè)內(nèi)容塊并對(duì)其唯一命名，并以內(nèi)容名為索引進(jìn)行路由和內(nèi)容匹配，實(shí)現(xiàn)內(nèi)容和位置的分離。此外，NDN通過網(wǎng)內(nèi)緩存機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)后續(xù)的內(nèi)容請(qǐng)求直接在路由器側(cè)命中

2、并返回，從而減少了網(wǎng)內(nèi)的重復(fù)流量，降低了用戶的獲取時(shí)延。
　　然而，NDN架構(gòu)其本身仍然存在著一系列的問題。首先，現(xiàn)有NDN架構(gòu)的內(nèi)容塊過小造成客戶端需要發(fā)送大量興趣包才能獲取到一個(gè)完整的內(nèi)容。而且由于NDN是帶狀態(tài)路由，需要路由器為經(jīng)過的興趣包維護(hù)狀態(tài)，因此發(fā)送大量興趣包會(huì)造成路由器性能受到影響。增大內(nèi)容塊會(huì)解決上述問題但又會(huì)由于丟包概率增加而產(chǎn)生可靠性問題以及由于路由器的逐跳重組而產(chǎn)生的時(shí)延增大問題;其次，由于NDN中路由器緩

3、存空間有限，而默認(rèn)的緩存策略會(huì)造成緩存冗余，這不僅浪費(fèi)寶貴的緩存資源，還造成緩存命中率低帶來的時(shí)延增大等問題。因此，本文主要針對(duì)NDN架構(gòu)以及其緩存策略中存在的問題，提出低時(shí)延的分片重組方案以及擁塞避免緩存策略。具體而言，本文的主要工作和貢獻(xiàn)如下:
　　(1)針對(duì)NDN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容塊過小造成的問題，本文提出一種低時(shí)延的內(nèi)容塊分片與重組傳輸協(xié)議FFRD。FFRD的核心思想是通過在路由器側(cè)實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的重組與轉(zhuǎn)發(fā)分離的機(jī)制，從而避免由于路由器

4、側(cè)的重組而產(chǎn)生的時(shí)延累積。此外，F(xiàn)FRD提出逐跳的可靠傳輸機(jī)制，使得NDN網(wǎng)絡(luò)在傳輸較大的內(nèi)容塊時(shí)可以有效保證可靠性，從而避免由于端到端的重傳而導(dǎo)致時(shí)延增大等問題，最后，實(shí)現(xiàn)FFRD協(xié)議并通過仿真驗(yàn)證FFRD在傳輸大內(nèi)容塊時(shí)可以有效降低端到端的時(shí)延，并且提供了更好的可靠性。
　　(2)針對(duì)NDN網(wǎng)絡(luò)存在的緩存性能問題，本文提出一種擁塞避免的緩存分配與放置策略CAC?？紤]到不同位置的節(jié)點(diǎn)放置同樣一份緩存，其能夠覆蓋的用戶數(shù)不同，對(duì)緩