内容中心网络及其应用

内容中心网络是近几年兴起的互联网新技术,该技术以内容作为核心,通过给每个内容切片设置标识,可以做到在互联网上基于内容寻址,提高互联网的访问速度。该技术可以为目前已经大规模商用的内容分发网络提供借鉴。     

基于SDN的内容中心网络研究综述

内容中心网络(Content Centric Network,CCN)在实际部署过程中面临诸多挑战,而近年来软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)发展迅速,开放可编程与集中化控制等特性为CCN的部署带来了新的方向,基于SDN实现CCN的方案逐渐受到关注。首先概述了相关背景,归纳出结合SDN的CCN部署中的关键问题,由此分析二者融合的优势及困难;然后介绍国内外的研究现状,将现阶段各种融合网络方案归纳为纯集中式方案和半集中式方案两类,并对有代表性的设计方案进行了介绍与评价,对比总结了各类型方案的特点;最后展望了未来的研究方向。     

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％.     

内容中心网络中基于区域集中化控制的协作缓存路由机制*

针对在内容中心网络(Content Centric Networking, CCN)中如何合理放置与高效利用应答数据的问题,该文将集中化控制的思想引入到内容缓存与查找中,提出一种协作缓存路由机制。缓存决策时,通过兴趣包和数据包携带标签的方式,确定沿途最大缓存收益区域;在最大缓存收益区域内,结合内容全局活跃度和节点可用缓存空间,选择内容最佳放置位置。路由查找时,将区域内容放置与路由转发相结合,增大缓存资源可用性。仿真结果表明,与经典算法相比,该机制以少量额外的开销提高了缓存命中率和跳数减少率,改善了缓存负载分布均衡性,提升了CCN网络缓存和传输效率。     

内容中心网络基于接入路由监听的攻击检测方法

为了提高内容中心网络检测兴趣包泛洪攻击的能力,提出一种基于接入路由和信息的攻击检测方法,考虑突发流和攻击流的区别减少对合法用户的误判。首先通过统计正常网络下用户发送兴趣包的平均速率并进行放大,然后根据攻击者与合法用户发送兴趣包速率之间的差异来判断可疑流量,最后通过进一步计算路由器的信息熵来区分突发流与攻击流。仿真结果表明,该方法在尽早检测出攻击的前提下很大程度上减少对合法用户的误判,有效减少兴趣包泛洪攻击对网络带来的影响。     

节点中心度感知的延迟容忍网络路由机制

为实现在具有社会特征的延迟容忍网络中消息的高效转发,提出了节点中心度感知方法,通过综合分析节点的活跃程度与消息处理能力来量化节点的中心性,进而提出了节点中心度感知的路由机制。与经典的Epidemic和同是基于节点中心度的CC路由机制的对比结果表明,所提出的路由机制能够较为显著地改善消息的投递率和负载率。     

节点中心度感知的延迟容忍网络路由机制

为实现在具有社会特征的延迟容忍网络中消息的高效转发,提出了节点中心度感知方法,通过综合分析节点的活跃程度与消息处理能力来量化节点的中心性,进而提出了节点中心度感知的路由机制。与经典的Epidemic和同是基于节点中心度的CC路由机制的对比结果表明,所提出的路由机制能够较为显著地改善消息的投递率和负载率。     

基于预测的传感器网络副本自适应控制机制

最小跳数路由无线传感器网络具有自动倾向于路径最短、时延最小、能量最省的潜在优点,但已有机制尚不能保证这些优点的充分发挥.为充分发挥最小跳数路由无线传感器网络的潜在优势,在传统的最小跳数路由无线传感器网络数据汇聚机制的基础上,引入基于预测的自适应数据副本保证与抑制机制,形成MHR-DC网络模型.MHR-DC网络在基本不增加数据分组汇聚全程转发跳数的前提下,通过同跳节点代传以保证所有源生负载的高可靠传输、通过抑制数据分组的重复传送程度以提高网络能量效率、通过避开转发负载重的节点区域以达到负载均衡,优化网络综合性能指标,并增强网络时延最小的潜在优势.理论及仿真分析表明,该机制能保证网络数据传输的高可靠性和能量有效性以及优越的网络综合性能.     

NDN网络中内容源移动的路由更新优化方法

命名数据网络(Named Data Networking, NDN)中,命名链路状态路由协议(Named-data Link State Routing Protocol, NLSR)并非针对移动场景所设计,特别是对移动设备作为内容源的支持上存在FIB更新严重滞后、请求响应延时过大、内容响应率过低等问题。本文提出了一种针对内容源移动问题的NLSR优化方法(optimized NLSR for Source Mobility, NLSR-SM),采用内容源提前报告移动信息,网络中转节点提前更新FIB的策略,实现对内容源移动性的更好支持。在ndnSIM上实现NLSR-SM的原型系统,在不同实验场景下与NLSR进行了对比。实验结果表明,NLSR-SM可以降低请求响应的往返延时,提高内容响应率。尤其对于移动直播的场景,优化机制能够提高单次请求的内容响应率。     

软件定义的内容中心网络的分段路由策略

为降低软件定义的内容中心网络(SD-CCN)的内容请求时延,减少网络拥塞,快速应对网络中的节点或链路故障,借用软件定义网络(SDN)流量工程中的分段路由思想设计了软件定义的内容中心网络的分段路由策略(SD-CCN-SR)。通过控制器选取最优的缓存或内容源节点作为目的节点查找最优路径,向入口边界节点下发分段标签序列。将分段标签序列中的标签依次作为分段的目的节点进行最短路径转发,实现控制器通过少量控制信息对兴趣包上行链路的整体控制。仿真结果表明,本策略能够有效降低平均请求时延及平均路由跳数。     

Ad Hoc网络基于动态内容路由的数据共享机制

无线网络已经在各个行业中得到了广泛的应用,例如文件传输、数据共享等。常见的点对点（P2P）共享技术是通过有线网络来获取所需数据的,在无线网络上数据的共享传输则受到各种限制。为解决此问题,提出了基于动态内容路由的数据共享机制,通过比较无线网络中某段网络的特征权重带宽和跳数等来取得更有效的数据信息。     

社会感知多副本车载自组织网络机会路由协议

为提高车载自组织网络(vehicular Ad hoc networks, VANETs)中消息投递的效率, 提出了一种社会感知多副本车载自组织网络机会路由协议(SAMOR)。协议结合了车载自组织网络中节点的社会性特点和多副本路由方案的优势, 采用携带—存储—转发的机会路由方式进行消息投递。利用节点间的相遇历史区分社区节点和全局节点, 并使用所提出的节点社区中心性和网络中心性的度量方法, 得到了节点的效用。在路由过程的扩散阶段, 节点间按效用分配副本, 在转发阶段, 副本继续向效用高的节点转发。仿真结果表明, SAMOR实现了较高的消息投递成功率和较低的延迟。     

内容中心网络的隐私问题研究

CCN是一种信息中心网络,旨在取代TCP/IP体系结构,从而更有利于信息的共享和散播,同时也有利于解决安全、移动、可扩展性等问题,是目前最为流行的一种未来互联网体系架构。本文以CCN为对象,主要研究了CCN中的隐私问题,分析这种网络在增加信息散播的同时,到底给用户的隐私造成多大的影响,最后介绍了现有的CCN中的隐私保护方案和CCN中参与者的博弈问题,为CCN网络的隐私保护研究提供了新的视角。     

面向车载自组织网络路由的轨迹预测算法

在车载自组织网络(vehicular ad hoc network, VANET)(也称车联网)中,基于地理位置的路由协议能够较好地适应网络拓扑的动态性变化和链路质量的不稳定性.由于位置信息需要在邻居节点间采用信标分组进行交互,信标分组间隔内的转发决策可能因车辆节点位置的移动而不准确,需要进行位置预测来修正车辆节点的位置.已有的位置预测算法存在普适性差或预测误差大的问题.针对上述问题,提出了一种新的预测算法,首次通过测量得到车辆加速度服从正态分布的结论,利用线性回归进行预测,并采用反馈机制进行结果修正.利用真实车辆轨迹进行测试,新的预测算法的预测精度大为提高.然后,提出了一种新的基于位置的即时路由协议.在该协议中,发送节点利用邻居节点位置和目的节点位置计算出转发下一跳.将新的位置预测算法加入到即时路由协议中,实时预测和更新车辆的位置.利用SUMO软件生成了基于真实地图道路轨迹的车辆运动模型,结合NS3网络仿真平台进行了仿真实验.实验结果表明：采用新的预测算法后,相比传统的GPSR协议和不带预测的即时路由协议,新方法的收包率提高、延迟下降,并且协议开销显著降低.     

内容分发网络中带容量和能力约束的副本放置问题研究

副本放置问题是内容分发网络中的一项关键技术,已有的副本放置模型未考虑服务器的负载能力,本文研究考虑了基于内容分发网络服务器存储容量约束与服务能力约束的副本放置问题,建立了双约束的副本放置模型,设计了贪婪算法,把两阶段的模型求解转化成求解一系列的单服务器节点的最小费用流模型,获得了副本放置策略和用户请求重定向策略,并分析了算法的复杂性。     

基于内容的ESB消息路由机制

企业服务总线(ESB)能够将基于面向服务的体系结构(SOA)架构的各种企业应用系统进行整合,消息路由是ESB的核心功能,现有的ESB路由机制都是静态的,依赖于繁琐的配置文件,限制了路由的灵活性,同时,随着服务数量的增加,配置服务信息呈指数级增长,影响系统性能.针对这些问题,首先提出了一种基于内容的消息路由机制,然后对消息格式、路由表、工作流程和算法实现进行了详细描述,最后,通过实验,从功能和性能两方面验证了所提方法可行性.     

一种基于预测的网格数据副本选择算法

分析影响数据副本选择的因素,将灰色系统理论应用于副本响应时间的预测,建立GM(1,1)灰色动态拟合模型;同时应用马尔可夫链预测副本可靠性发展趋势,确定系统状态转移概率矩阵,通过系统状态的划分,以概率形式分析和预测副本可靠性,并给出了两种预测算法描述。仿真实验结果表明,该算法预测效果较好,有利于作出正确的副本选择决策,并能有效实现网格中副本存储节点间的负载平衡。     

软件定义的内容中心网络的多域分段路由机制*

为提高软件定义的内容中心网络(SD-CCN)分域多控制器架构中的路由传输效率,减轻控制器的负载压力,设计了软件定义的内容中心网络的多域分段路由机制(MDSR)。将基于内容名称的路由查找在控制平面执行,数据平面转化为基于节点标签的路由查找,上行链路经过的每个域的控制器选取最优路径并下发分段标签序列引导各自的域内路由,通过跨域节点对域标签的识别实现域间路由中继,从而以少量控制信息实现对上行链路的整体控制。仿真结果表明,本路由机制相比于随机转发等传统路由机制提高了缓存命中率,降低了平均请求时延及平均路由跳数。