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)計暴露出種種弊端。在未來網(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)成為重點研究方向。在未來網(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)無法適應(yīng)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。針對不斷涌現(xiàn)的未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如何設(shè)計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的重要基礎(chǔ)。本文

2、主要圍繞以一體化標(biāo)識網(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，通過在Ns-2上對不同占比的流量組合和不同總量流量兩

3、種場景下的傳輸性能進(jìn)行仿真實驗，仿真結(jié)果從平均時延、丟包率和傳輸效率等方面對傳輸性能進(jìn)行了定量分析，為未來網(wǎng)絡(luò)傳輸策略的設(shè)計和優(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)點的感知參數(shù)，感知參數(shù)分別對應(yīng)節(jié)點鄰居特性，中心特性和權(quán)重特性，三種特性對請求內(nèi)容獲取路徑和內(nèi)容緩存位置影響巨大。其次，設(shè)計了一種基于分層感知算法的最小緩存集合機制，實現(xiàn)

4、多節(jié)點分布式協(xié)同的傳輸策略。通過對分層感知算法和最小緩存集合機制的協(xié)同傳輸策略在兩種拓?fù)浜筒煌脩粼L問行為場景下的仿真實驗，從緩存命中率，網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載和訪問延時方面進(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)容請求，增加緩存與請求的緊耦合性，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、熱點攻擊預(yù)測的協(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攻擊預(yù)測算法，該算法在命名內(nèi)容請求階段就預(yù)測可能的熱點攻擊，當(dāng)超過預(yù)警閾值時，采取應(yīng)對措施，提高緩存內(nèi)容與請求內(nèi)容的耦合度。其次，本章設(shè)計了一種首跳擁塞控制機制，通過對首跳節(jié)點的有效等待時間、緩存內(nèi)容及緩存位置等方面進(jìn)行調(diào)整，從而避免熱點攻擊造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。基于熱點攻擊預(yù)測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)性能仿真實驗結(jié)果表明，熱點預(yù)測能夠提高緩

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)載和訪問延時方面具有優(yōu)勢。首跳擁塞控制機制的仿真結(jié)果表明，當(dāng)熱點攻擊程度加強時，首跳控制網(wǎng)絡(luò)具有更強的魯棒性，在緩存命中率、網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載和訪問延時方面的性能表現(xiàn)更好。
　　4.提出了一種基于連接標(biāo)識映射緩存的協(xié)同傳輸策略。連接標(biāo)識是一體化標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)提出的四類標(biāo)識中的一種，基于連接標(biāo)識映射的協(xié)同傳輸策略能夠充分利用映射節(jié)點和管理節(jié)點的協(xié)同工作，將內(nèi)容傳輸?shù)目刂坪娃D(zhuǎn)發(fā)分離，實現(xiàn)可控可管的

7、傳輸策略。同時，基于連接標(biāo)識的傳輸過程隱藏了傳統(tǒng)五元組信息，提高了傳輸安全性和隱私性。連接標(biāo)識全局唯一性和多組沖突概率的仿真實驗，驗證了基于連接標(biāo)識映射緩存的協(xié)同傳輸策略的可行性和安全性?；谶B接標(biāo)識的協(xié)同傳輸策略的仿真實驗，一對一傳輸過程中基于連接標(biāo)識的傳輸效率比傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)傳輸效率略低，但是安全性更高;通過連接標(biāo)識映射的靈活多變，能夠靈活地實現(xiàn)一對多和多對多的傳輸，基于連接標(biāo)識的傳輸策略控制形成不同的流量組合在丟包率、傳輸時延和傳輸效