命名數據網絡中內容傳輸與緩存機制研究.pdf

1、隨著互聯網的快速發(fā)展，多媒體業(yè)務占據了現有網絡的大部分流量，而以IP地址為核心實現端到端通信的現有網絡架構在傳輸以內容分發(fā)為主的業(yè)務時面臨著冗余傳輸、安全性等一系列問題，因此，命名數據網絡(Named Data Networking，NDN)被提出并成為研究的熱點。NDN將原始內容分割為多個內容塊并對其唯一命名，并以內容名為索引進行路由和內容匹配，實現內容和位置的分離。此外，NDN通過網內緩存機制可以實現后續(xù)的內容請求直接在路由器側命中

2、并返回，從而減少了網內的重復流量，降低了用戶的獲取時延。
　　然而，NDN架構其本身仍然存在著一系列的問題。首先，現有NDN架構的內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完整的內容。而且由于NDN是帶狀態(tài)路由，需要路由器為經過的興趣包維護狀態(tài)，因此發(fā)送大量興趣包會造成路由器性能受到影響。增大內容塊會解決上述問題但又會由于丟包概率增加而產生可靠性問題以及由于路由器的逐跳重組而產生的時延增大問題;其次，由于NDN中路由器緩

3、存空間有限，而默認的緩存策略會造成緩存冗余，這不僅浪費寶貴的緩存資源，還造成緩存命中率低帶來的時延增大等問題。因此，本文主要針對NDN架構以及其緩存策略中存在的問題，提出低時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如下:
　　(1)針對NDN網絡內容塊過小造成的問題，本文提出一種低時延的內容塊分片與重組傳輸協議FFRD。FFRD的核心思想是通過在路由器側實現內容的重組與轉發(fā)分離的機制，從而避免由于路由器

4、側的重組而產生的時延累積。此外，FFRD提出逐跳的可靠傳輸機制，使得NDN網絡在傳輸較大的內容塊時可以有效保證可靠性，從而避免由于端到端的重傳而導致時延增大等問題，最后，實現FFRD協議并通過仿真驗證FFRD在傳輸大內容塊時可以有效降低端到端的時延，并且提供了更好的可靠性。
　　(2)針對NDN網絡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)點放置同樣一份緩存，其能夠覆蓋的用戶數不同，對緩