基于后缀摘要的可选下一跳转发信息表聚合方法

NDN（named data networking）网络直接依据层次化内容标志进行路由, 内容条目数量激增使路由表规模呈现爆炸式增长。传统的单径路由方式对于转发信息表（forwarding information base, FIB）的聚合和压缩的作用已不大, 为此提出一种基于后缀摘要的可选下一跳转发信息表聚合方法。一方面, 将多可选下一跳的路由方式引入到转发信息表聚合过程, 使得具有共同下一跳的内容条目进一步聚合, 缩减了路由表项数量; 另一方面, 为解决前缀过度聚合带来的后缀空洞问题, 利用布鲁姆过滤器提取后缀摘要, 提高了路由的成功率。理论分析和仿真实验表明：将后缀摘要和可选下一跳FIB聚合相结合, 可使路由表项缩减到原来的20%以下, 同时随着布鲁姆过滤器哈希函数的增多, 可使内容路由的成功率接近100%。     

一种基于哈希编码的内容路由查询匹配机制

基于名字的路由查找是命名数据网络(NDN)的一个关键技术,但由于NDN名字层次化的结构以及无限制的长度,使得查询匹配的实现具有很大的挑战性.提出一种有效的元素哈希编码机制,首先利用哈希函数压缩数据名字,然后采用改进的状态转换阵列实现名称最长前缀的快速匹配,最后设计一种快速的增量更新机制,满足NDN转发过程中频繁地插入、修改与删除等操作.仿真结果表明,提出的方法使路由条目压缩率达到40％以上,匹配速率提高约10％.     

B-RPL:低存储开销的RPL路由协议

针对低功耗易失网络(Low-power and Lossy Networks,LLNs)中存储式RPL路由的大存储开销问题,提出了一种基于存储式RPL的改进型路由协议B-RPL.该协议充分利用了LLNs网络无线通信的广播特性,将RPL中的路由表简化为目的节点集合,并利用布隆过滤器(Bloom Filter)管理该目的节点集合,极大地减少了节点的存储开销.此外,B-RPL还包含了一些针对网络拓扑动态变化的自适应机制.实验及分析表明:与存储式RPL相比,B-RPL节约了97.8％的存储开销,而通信开销仅增加2.4％.     

一种基于内容的数据分发网络及算法

物联网中通常需要对海量传感数据进行有目的的聚合和分发。设计中通常使用集中式的大规模存储系统管理海量物联数据,合适的数据分发机制对这样的存储系统必不可少。提出一种基于内容的数据分发网络设计。该设计可以和大规模存储中节点网络相结合,在保证存储过程不受影响的前提下收集空闲计算资源,高效完成基于内容的数据分发工作。受虚拟化思想的启发,设计引入“工作者”和“功能块”角色,通过动态调节每个节点上“工作者”的数量实现网络中节点的负载自动调节,同时通过动态装载或切换“功能块”实现不同任务之间计算资源的动态调配。还具体给出了一种基于布隆过滤器的分布式基于内容的数据分发算法。该算法分布于上述数据分发网络,同时通过使用布隆过滤器表示对象及其属性所满足的约束集合,消除了大量冗余计算,可以并行、高效地完成数据分发工作。     

区块链应用下的新型区块链布隆过滤器

布隆过滤器(BF)可以高效查询元素是否在指定集合中,广泛应用于区块链成员查询中.针对现有的通用布隆过滤器无法充分利用区块链数据特性及通用设备计算资源的问题,提出一种新型区块链布隆过滤器(BBF).首先,改进布隆过滤器数据结构,对BBF以组为单位进行细分,从而将元素的映射范围限制在一个组内,减少访存失败次数,提高访存效率.其次,利用区块链数据的特性,提出一种简化的三阶段哈希映射函数,减少计算开销.在此基础上,使用单指令多数据流(SIMD)技术实现元素插入和查询操作的并行处理,提高BBF构建及查询速度,最终实现区块链上数据的高效查询和分析.实验结果显示,BBF与BF、OMBF两个主流布隆过滤器相比,其正向查询时的成员查询速度分别提高4倍、3倍,性能提升显著.     

命名数据网络中的邻居缓存路由策略

命名数据网络(named data network,NDN)是一种以数据为中心的新型网络体系结构。现有NDN网络路由策略未能充分利用路由结点缓存导致转发效率不高。为了在路由决策中充分利用NDN网络中的缓存,提出了一种邻居缓存路由(neighbor cache explore routing,NCE)策略,将路由结点缓存因素引入到路由决策中,并设计了相应的报文格式及路由选择算法。模拟实验结果表明,邻居缓存路由策略在减少网络冗余流量的同时提高了整体网络的性能,验证了NCE策略在NDN网络中的有效性。     

面向外包关联规则挖掘的隐私保护算法研究

为解决外包关联规则挖掘中的隐私保护问题,针对现有基于标准布隆过滤器算法时间效率低、可逆性较差等不足,提出一种基于独立映射空间布隆过滤器的算法。将原始事务数据库转换成布隆过滤器的形式,根据转换后每个事务向量的海明重量进行事务压缩,利用矩阵列向量进行“与”运算,计算候选项集的支持度,从而得出频繁项集。实验结果表明,与原算法相比,该算法在保证误判率的同时,能提高时间效率,具有良好的可逆性和安全性,实用性更强。     

支持结果排序的安全密文检索方法研究

越来越多的企业和个人用户将数据部署到低成本、高质量的云存储中。为了保护敏感数据,用户在部署前会对其进行加密处理,但海量的加密数据给检索工作带来很大挑战。文中将传统的倒排索引结构改造成密文倒排索引,并在密文倒排索引上构建计数布隆过滤器,进而提出了基于计数布隆过滤器的密文安全索引(SICBF),其在保证隐私安全的前提下实现了对密文的快速检索。为减少SICBF索引中的数据冗余,设计了计数布隆过滤器的剪枝算法。为保护密文倒排索引中相关分的隐私安全,采用一对多保序加密机制(OPME)对相关分进行加密,并在密文相关分上对检索结果直接进行排序,将最相关检索结果top-k返回给授权用户。安全分析表明, 不同于原始数据分布,OPME算法加密后的相关分分布隐藏了数据的峰值,能防止针对相关分的统计攻击。实验结果表明,SICBF的检索效率高,计算量小,适用于海量加密数据文件的快速安全检索。     

基于声学指纹的海量MP3文件近似去重方法

在互联网中重复上传他人已经分享的歌曲会消耗网络带宽,浪费存储空间,但目前的重复数据删除方法主要基于文件的二进制特征,无法识别经过信号处理或压缩后的歌曲.针对该问题,提出一种基于声学指纹的海量MP3文件近似去重方法.结合文件消息摘要的确定性与声学指纹的鲁棒性,在采用布隆过滤器对文件消息摘要一次去重的基础上,根据降维后的声学指纹值进行二次近似去重,保证高效的同时提高去重率.实验结果表明,与可变分块检测方法相比,该方法的去重率可提高1倍以上,扩展性较好.     

基于混合计数布隆过滤器的高效数据名查找方法

数据名查找是信息中心网络、内容分发网络、5G核心网中基础功能组件的关键操作，需要面向大规模规则表进行最长前缀匹配，在查找速度、更新开销和存储开销等方面面临严峻挑战.首先设计了混合计数布隆过滤器（HyCBF），将数据名前缀和前缀标记维护在同一个计数布隆过滤器中同时保持二者的逻辑独立性.这样可在不增加额外存储开销和时间开销的情况下提供更丰富的指示信息.基于此，提出HyCBF辅助的二分数据名查找（HyBS）方法以实现高效查找.进一步，为缓解二分查找过程中因回溯导致的性能损失，为HyCBF中每个条目关联一个特征比特位图以降低其假阳性率.实验表明，HyBS相比现有方法在查找性能和更新速度方面具有明显优势，存储效率也有一定提升.此外，将HyBS集成到向量化数据包处理（VPP）框架中进行系统性能评估，结果表明HyBS可用于构建高通量可扩展的数据名查找引擎.     

Non-uniform EWMA-PCA based cache size allocation scheme in Named Data Networks

As a data-centric cache-enabled architecture, Named Data Networking (NDN) is considered to be an appropriate alternative to the current host-centric IP-based Internet infrastructure. Leveraging in- network caching, name-based routing, and receiver-driven sessions, NDN can greatly enhance the way Internet resources are being used. A critical issue in NDN is the procedure of cache allocation and management. Our main contribution in this research is the analysis of memory requirements to allocate suitable Content-Store size to NDN routers, with respect to combined impacts of long-term centrality-based metric and Exponential Weighted Moving Average (EWMA) of short-term parameters such as users behaviours and outgoing traffic. To determine correlations in such large data sets, data mining methods can prove valuable to researchers. In this paper, we apply a data-fusion approach, namely Principal Component Analysis (PCA), to discover relations from short- and long-term parameters of the router. The output of PCA, exploited to mine out raw data sets, is used to allocate a proper cache size to the router. Evaluation results show an increase in the hit ratio of Content-Stores in sources, and NDN routers. Moreover, for the proposed cache size allocation scheme, the number of unsatisfied and pending Interests in NDN routers is smaller than the Degree-Centrality cache size scheme.     

一种ICN中的启发式路由机制

互联网逐渐成为社会基础设施,现有TCP/IP体系结构面临诸多挑战,以信息中心网络(Information-Centric Networking,ICN)为代表的未来互联网成为研究热点。在基于名字路由的基础上,提出了一种面向ICN的启发式路由机制,即通过为满足回溯条件的兴趣包寻找其他可用接口再次进行转发来降低网络阻塞率,通过修改数据包沿途经过的路由器邻居节点的转发信息库(Forwarding Information Base,FIB)来实现对缓存的高效利用,以及通过引入"流行度"概念来提高内容存储库(Content Store,CS)的命中率。基于INTERNET2拓扑进行了仿真实现,结果表明该机制是可行和有效的。     

基于自适应二分法的IP地址分配方法研究

目前IPv4骨干路由表已经超过20万条，路由表的快速增长已严重影响当前互联网的路由性能。在IPv6商用网络即将大规模部署的前期，仔细研究如何规划分配IPv6地址，采用合理的地址分配方法，避免下一代互联网络路由表过快增长并加强地址聚合性显得尤为重要。好的地址分配算法可以有效减少地址碎片，控制各级路由表的增长速度并提高地址空间的利用率。本文提出了自适应二分IP地址分配方法。经模拟实验表明，这种方法具有良好的聚合能力，为我国运营商制定合理的IP地址分配方案提供了理论参考。     

B-树和Bloom filter相结合的IPv6路由查找算法

为了提高IPv6的路由查找效率,针对IPv6路由前缀分布不均匀的问题,提出了一种基于B-树和Bloom filter相结合的IPv6路由查找算法（BTBF）。BTBF分为B-树和Bloom filter查找两部分,利用B-树查找路由前缀的前16 bit值,然后通过B-树节点中位向量的映射,将下一步链接到Bloom filter,再利用Bloom filter位数组的值映射提取下一跳。实验结果表明,BTBF算法与其他树型和Bloom filter类算法相比有效减少了空间和时间占用,在路由表项数变化较大的情况下也能维持稳定的查找性能。     

GPU-accelerated name lookup with component encoding

Named Data Networking (NDN) aims at redesigning the current Internet: using names to identify the wanted contents instead of using IP addresses to locate the end hosts, with the goal of substantially improving the data retrieval efficiency. Different from IP routers, NDN routers forward packets by names. An NDN name is composed of a number of length-variable components, causing the name to be tens or even hundreds of characters in length. Meanwhile, NDN routing tables could be several orders of magnitude larger than the current IP routing tables. This kind of complex name constitution plus the huge-sized name table makes wire speed name lookup an extremely challenging task.     

基于前驱查找的快速IP路由查找和更新方案

路由器的转发速率通常受限于选择路由的速度，因此路由查找和更新的方法在路由器设计中至关重要。文章提出了一种可硬件实现的快速IP路由查找和更新方法，将IP前缀匹配等价为地址范围搜索，采用B-树结构存储路由表。这种方案对存储要求较低，仅由小容量的片上SRAM和片外DRAM构成。实验表明，该方案在简单硬件支持下就能够达到OC-48的转发要求。     

基于快速搜索树的路由查表算法*

根据路由表中前缀的分布特点,将路由集合分割成几个子集,然后分别针对每个子集建立搜索树来实现路由查表。借助哈希压缩索引表使搜索树的深度降低到3,加快了搜索树的查找速度。而Bloom Filters的应用,使几乎平均一次搜索树的查找就可以完成一次路由查表。该算法可以满足OC768链路的处理速度要求,支持达106数量级的路由表项,适于硬件流水线方式实现,具有很高的实用价值。这种方法用到IPv6同样可以收到很好的效果。     

LinuxIP路由查找算法研究

随着Internet技术的发展,尤其是网络带宽的不断扩展,在IP路由器中,当数据包达时,需要极快的路由查找速度,但现存的路由查找受其设计算法的限制,越来越难以满足这种需要,本文在分析了Linux下的路由查找机制的基础上,提出了一种改进的基于软件的高效率路由查找算法。