基于灰狼優(yōu)化算法的SDN-NDN協(xié)作緩存策略研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網技術的發(fā)展，視頻點播、網絡直播、視頻聊天等以流媒體為技術核心的應用正成為互聯(lián)網應用的主流，流媒體分發(fā)技術越來越受到廣大研究人員的重視，直接推動了整個互聯(lián)網的變革和發(fā)展。命名數(shù)據(jù)網絡(Named DataNetworking，NDN)是一種以內容為中心的新型網絡架構。在NDN中，每個節(jié)點都具有緩存功能，用戶視頻請求可以由緩存該視頻的節(jié)點提供服務。緩存可以顯著降低用戶訪問時延，減小跨網間傳輸流量，減輕服務器負載。因此，如何制定緩存

2、策略是NDN研究的關鍵問題之一。
　　目前NDN廣泛采用普遍緩存，緩存的內容僅具有路徑可見性，易造成網絡中相同內容大量冗余，未能充分利用緩存空間。針對這一問題，本文提出一種針對一個自治域(Autonomous System，AS)的協(xié)作緩存策略，并重點研究緩存架構設計、緩存感知路由和緩存策略三個問題。其中緩存架構設計主要為制定集中式的路由方案和緩存策略做鋪墊;緩存感知路由主要研究如何設計路由使得請求更好地利用已經緩存的內容;緩存策

3、略主要研究如何制定合理的緩存方案，實現(xiàn)緩存性能最優(yōu)化。為研究以上三個問題，主要完成了以下工作:
　　(1)為了收集網絡的拓撲、內容的流行度等信息，本文提出了一種基于軟件定義網絡（Software Defined Network，SDN）的SDN-NDN協(xié)作緩存架構，并基于該架構設計了一種緩存感知的路由方式，提升緩存內容的利用效率。隨后，本文重點研究緩存問題，以最小化用戶請求熱門視頻時延為優(yōu)化目標，提出一種全域協(xié)作緩存模型，該模型是

4、一個整數(shù)規(guī)劃問題，屬于NP-hard問題。
　　(2)為了求解該NP-hard問題，本文引入灰狼優(yōu)化算法，并提出兩種二進制的改進方法，隨后對算法性能進行仿真分析，證明其具有較好的收斂速度和收斂精度。隨后結合二進制灰狼優(yōu)化算法和貪心算法，提出一種預留協(xié)作緩存(Reserve Cooperative Cache，RCC)算法用于求解全域協(xié)作緩存模型。
　　(3)為了驗證RCC算法的性能，本文同時使用CVX優(yōu)化器求解全域協(xié)作緩存模