基于網(wǎng)絡(luò)緩存的協(xié)同傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，海量新型應(yīng)用和需求層出不窮，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)以位置為中心的互聯(lián)互通設(shè)計(jì)暴露出種種弊端。在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究領(lǐng)域中，以身份與位置分離映射，命名內(nèi)容與位置分離和全網(wǎng)范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)緩存等為特征的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)成為重點(diǎn)研究方向。在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，基于命名內(nèi)容的通信以及全網(wǎng)范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)緩存轉(zhuǎn)發(fā)使得傳統(tǒng)五元組的端到端傳輸模型已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。針對(duì)不斷涌現(xiàn)的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如何設(shè)計(jì)有效的傳輸策略是保障網(wǎng)絡(luò)性能、流量均衡和用戶體驗(yàn)的重要基礎(chǔ)。本文

2、主要圍繞以一體化標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)為代表的映射網(wǎng)絡(luò)緩存和以內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)為代表的命名內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)緩存，針對(duì)基于網(wǎng)絡(luò)緩存的協(xié)同傳輸策略進(jìn)行研究，論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.提出了基于網(wǎng)絡(luò)緩存的傳輸模型。首先，本章建立了傳統(tǒng)端到端傳輸模型和基于網(wǎng)絡(luò)緩存的端到端傳輸模型，分析了端到端模型傳輸成功概率和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)微積分的理論分析了兩種傳輸協(xié)議流量的網(wǎng)絡(luò)性能。最后，通過(guò)在Ns-2上對(duì)不同占比的流量組合和不同總量流量?jī)?/p>

3、種場(chǎng)景下的傳輸性能進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，仿真結(jié)果從平均時(shí)延、丟包率和傳輸效率等方面對(duì)傳輸性能進(jìn)行了定量分析，為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)傳輸策略的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了方向和數(shù)據(jù)參考。
　　2.提出了一種基于分層感知的最小緩存集合協(xié)同傳輸策略。本章首先提出了一種分層感知算法，定義了命名內(nèi)容緩存節(jié)點(diǎn)的感知參數(shù)，感知參數(shù)分別對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)鄰居特性，中心特性和權(quán)重特性，三種特性對(duì)請(qǐng)求內(nèi)容獲取路徑和內(nèi)容緩存位置影響巨大。其次，設(shè)計(jì)了一種基于分層感知算法的最小緩存集合機(jī)制，實(shí)現(xiàn)

4、多節(jié)點(diǎn)分布式協(xié)同的傳輸策略。通過(guò)對(duì)分層感知算法和最小緩存集合機(jī)制的協(xié)同傳輸策略在兩種拓?fù)浜筒煌脩粼L問(wèn)行為場(chǎng)景下的仿真實(shí)驗(yàn)，從緩存命中率，網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載和訪問(wèn)延時(shí)方面進(jìn)行了性能分析。仿真結(jié)果表明，分層感知算法促使網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求響應(yīng)加速，緩存命中率提高，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載有所降低，基于分層感知的最小緩存集合機(jī)制下的協(xié)同傳輸策略，能夠?qū)崿F(xiàn)快速分布式響應(yīng)內(nèi)容請(qǐng)求，增加緩存與請(qǐng)求的緊耦合性，提高緩存命中率并降低網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載。
　　3.提出了一種基于命名內(nèi)容

5、熱點(diǎn)攻擊預(yù)測(cè)的協(xié)同傳輸控制策略。本章首先提出了一種基于等待興趣包列表的熱點(diǎn)攻擊預(yù)測(cè)算法，該算法在命名內(nèi)容請(qǐng)求階段就預(yù)測(cè)可能的熱點(diǎn)攻擊，當(dāng)超過(guò)預(yù)警閾值時(shí)，采取應(yīng)對(duì)措施，提高緩存內(nèi)容與請(qǐng)求內(nèi)容的耦合度。其次，本章設(shè)計(jì)了一種首跳擁塞控制機(jī)制，通過(guò)對(duì)首跳節(jié)點(diǎn)的有效等待時(shí)間、緩存內(nèi)容及緩存位置等方面進(jìn)行調(diào)整，從而避免熱點(diǎn)攻擊造成網(wǎng)絡(luò)擁塞?；跓狳c(diǎn)攻擊預(yù)測(cè)和首跳擁塞控制的傳輸策略在不同拓?fù)洳煌詈隙惹闆r下網(wǎng)絡(luò)性能仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，熱點(diǎn)預(yù)測(cè)能夠提高緩

6、存內(nèi)容與用戶需求的耦合度，在緩存命中率、網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載和訪問(wèn)延時(shí)方面具有優(yōu)勢(shì)。首跳擁塞控制機(jī)制的仿真結(jié)果表明，當(dāng)熱點(diǎn)攻擊程度加強(qiáng)時(shí)，首跳控制網(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)的魯棒性，在緩存命中率、網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載和訪問(wèn)延時(shí)方面的性能表現(xiàn)更好。
　　4.提出了一種基于連接標(biāo)識(shí)映射緩存的協(xié)同傳輸策略。連接標(biāo)識(shí)是一體化標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)提出的四類標(biāo)識(shí)中的一種，基于連接標(biāo)識(shí)映射的協(xié)同傳輸策略能夠充分利用映射節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)的協(xié)同工作，將內(nèi)容傳輸?shù)目刂坪娃D(zhuǎn)發(fā)分離，實(shí)現(xiàn)可控可管的

7、傳輸策略。同時(shí)，基于連接標(biāo)識(shí)的傳輸過(guò)程隱藏了傳統(tǒng)五元組信息，提高了傳輸安全性和隱私性。連接標(biāo)識(shí)全局唯一性和多組沖突概率的仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了基于連接標(biāo)識(shí)映射緩存的協(xié)同傳輸策略的可行性和安全性?；谶B接標(biāo)識(shí)的協(xié)同傳輸策略的仿真實(shí)驗(yàn)，一對(duì)一傳輸過(guò)程中基于連接標(biāo)識(shí)的傳輸效率比傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)傳輸效率略低，但是安全性更高;通過(guò)連接標(biāo)識(shí)映射的靈活多變，能夠靈活地實(shí)現(xiàn)一對(duì)多和多對(duì)多的傳輸，基于連接標(biāo)識(shí)的傳輸策略控制形成不同的流量組合在丟包率、傳輸時(shí)延和傳輸效