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(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，視頻點播、網(wǎng)絡(luò)直播、視頻聊天等以流媒體為技術(shù)核心的應(yīng)用正成為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的主流，流媒體分發(fā)技術(shù)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(wǎng)的變革和發(fā)展。命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(Named DataNetworking，NDN)是一種以內(nèi)容為中心的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。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(wù)。緩存可以顯著降低用戶訪問時延，減小跨網(wǎng)間傳輸流量，減輕服務(wù)器負(fù)載。因此，如何制定緩存

2、策略是NDN研究的關(guān)鍵問題之一。
　　目前NDN廣泛采用普遍緩存，緩存的內(nèi)容僅具有路徑可見性，易造成網(wǎng)絡(luò)中相同內(nèi)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(gòu)設(shè)計、緩存感知路由和緩存策略三個問題。其中緩存架構(gòu)設(shè)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(shè)計路由使得請求更好地利用已經(jīng)緩存的內(nèi)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(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洹?nèi)容的流行度等信息，本文提出了一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Network，SDN）的SDN-NDN協(xié)作緩存架構(gòu)，并基于該架構(gòu)設(shè)計了一種緩存感知的路由方式，提升緩存內(nèi)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(biāo)，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(jié)合二進制灰狼優(yōu)化算法和貪心算法，提出一種預(yù)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