基于網絡緩存的協(xié)同傳輸關鍵技術研究.pdf

1、互聯(lián)網飛速發(fā)展，海量新型應用和需求層出不窮，傳統(tǒng)互聯(lián)網以位置為中心的互聯(lián)互通設計暴露出種種弊端。在未來網絡架構研究領域中，以身份與位置分離映射，命名內容與位置分離和全網范圍內的網絡緩存等為特征的網絡架構成為重點研究方向。在未來網絡架構中，基于命名內容的通信以及全網范圍內的節(jié)點緩存轉發(fā)使得傳統(tǒng)五元組的端到端傳輸模型已經無法適應新型網絡架構。針對不斷涌現的未來網絡架構，如何設計有效的傳輸策略是保障網絡性能、流量均衡和用戶體驗的重要基礎。本文

2、主要圍繞以一體化標識網絡為代表的映射網絡緩存和以內容中心網絡為代表的命名內容網絡緩存，針對基于網絡緩存的協(xié)同傳輸策略進行研究，論文的主要工作和創(chuàng)新點如下:
　　1.提出了基于網絡緩存的傳輸模型。首先，本章建立了傳統(tǒng)端到端傳輸模型和基于網絡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絡參數之間的關系。在此基礎上，應用網絡微積分的理論分析了兩種傳輸協(xié)議流量的網絡性能。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行仿真實驗，仿真結果從平均時延、丟包率和傳輸效率等方面對傳輸性能進行了定量分析，為未來網絡傳輸策略的設計和優(yōu)化提供了方向和數據參考。
　　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，定義了命名內容緩存節(jié)點的感知參數，感知參數分別對應節(jié)點鄰居特性，中心特性和權重特性，三種特性對請求內容獲取路徑和內容緩存位置影響巨大。其次，設計了一種基于分層感知算法的最小緩存集合機制，實現

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撲和不同用戶訪問行為場景下的仿真實驗，從緩存命中率，網絡流量負載和訪問延時方面進行了性能分析。仿真結果表明，分層感知算法促使網絡請求響應加速，緩存命中率提高，網絡負載有所降低，基于分層感知的最小緩存集合機制下的協(xié)同傳輸策略，能夠實現快速分布式響應內容請求，增加緩存與請求的緊耦合性，提高緩存命中率并降低網絡流量負載。
　　3.提出了一種基于命名內容

5、熱點攻擊預測的協(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測算法，該算法在命名內容請求階段就預測可能的熱點攻擊，當超過預警閾值時，采取應對措施，提高緩存內容與請求內容的耦合度。其次，本章設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、緩存內容及緩存位置等方面進行調整，從而避免熱點攻擊造成網絡擁塞?；跓狳c攻擊預測和首跳擁塞控制的傳輸策略在不同拓撲不同耦合度情況下網絡性能仿真實驗結果表明，熱點預測能夠提高緩

6、存內容與用戶需求的耦合度，在緩存命中率、網絡流量負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果表明，當熱點攻擊程度加強時，首跳控制網絡具有更強的魯棒性，在緩存命中率、網絡流量負載和訪問延時方面的性能表現更好。
　　4.提出了一種基于連接標識映射緩存的協(xié)同傳輸策略。連接標識是一體化標識網絡提出的四類標識中的一種，基于連接標識映射的協(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，將內容傳輸的控制和轉發(fā)分離，實現可控可管的

7、傳輸策略。同時，基于連接標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識的傳輸效率比傳統(tǒng)互聯(lián)網傳輸效率略低，但是安全性更高;通過連接標識映射的靈活多變，能夠靈活地實現一對多和多對多的傳輸，基于連接標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