ICN中免费内容的缓存定价机制

在信息中心网络(Information-Centric Networking, ICN)中,为了激励网络服务提供商部署网络内缓存,我们需要制定一种合适的定价机制.目前ICN的定价机制仅考虑收费内容,但实际的情况是,网络中免费内容远多于收费内容.为此,本文区别于ICN中传统订阅(收费内容)模型,首次提出了ICN中一种具有广告商参与的基于免费内容的定价策略.并利用博弈论对模型进行求解.文章分析表明,网络中的参与者存在最佳的广告收费策略、内容缓存策略以及最佳收益点.仿真结果可以看出,该模型可以使参与者在竞争过程中实现利润最大化,从而达到激励ISP部署网络内缓存的目的.与ICN中已有的方案相比,我们的方案更加贴合实际,也能获得更优的收益.     

一种基于SDN的ICN高效缓存机制

内置缓存是信息中心网络(ICN)架构最核心的思想之一。为了充分、高效地利用全网缓存资源,提出了一种基于SDN的ICN高效缓存机制(SIC)。该方法利用SDN控制面感知全网状态,在SDN控制面中根据ICN缓存节点的网络社团重要度特性以及社团节点重要度特性来生成缓存策略,使不同流行度的内容对象在各社团之间和同一社团内节点上的分布更合理。在多种实验条件下对SIC策略进行了仿真验证,结果表明与Hash+LRU、Betw+LRU相比,该策略能更好地提升缓存命中率、跳数减少率、平均社团经过个数,同时SDN的资源开销保持在较低的水平。     

基于节点热度与缓存替换率的ICN协作缓存

信息中心网络默认的LCE缓存策略在数据包返回路径上的每个节点缓存内容,会产生大量冗余副本,无法充分利用缓存资源。针对该问题,提出基于节点热度与缓存替换率的缓存策略。在数据包返回路径上选择特殊节点缓存内容,考虑网络流量在不同区域和不同时间段内的差异性,周期性地计算节点热度和缓存替换率,并将其作为内容是否被缓存在节点上的度量指标。实验结果表明,相对于LCE和CLFM策略,该策略能有效降低平均请求跳数和源端命中率,获得较高的缓存收益。     

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。     

CCN中选择性缓存机制的研究

现有Internet架构存在着众所周知的缺点,未来网络架构的研究成为了热点.其中,CCN(Content-Centric Networking)在众多新架构中正逐渐被大家认为是最有前途的方案之一,它要求网络中的每一节点都要有缓存功能.所以,研究高效的缓存机制就成为实现CCN预期目标的关键.针对CCN现有缓存机制中存在的"无序缓存"的问题,文中提出了选择性缓存机制SC(Selective Caching).它根据用户的潜在需求和内容的流行规律,只在必要的节点上选择性地(而不是沿着内容传输路径处处地)缓存.同时,采用带宽换缓存的思想,利用链路的冗余带宽,将内容分流到相邻节点缓存,进一步提升缓存效率.我们首先提出了缓存空间消耗的理论分析模型,然后在多种实验条件下对SC进行了验证,实验结果表明SC可以提高网络的缓存效率和性能,同时SC的通信、计算、状态记忆等额外开销也都很小.     

内容中心网络中一种改进型缓存机制

内容中心网络( CCN)作为一种主要的未来网络架构,以命名的内容作为网内的主要元素之一,在网络研究中受到广泛关注。针对已有的CCN缓存方案内容副本替换严重的问题,提出一种内容热门度与节点中介中心度约束的缓存机制PopBetw。在基于节点中心度的基础上,从内容本身的属性热门度出发,避免非热门内容的不必要缓存,降低每个节点的缓存负荷,提高网络缓存性能。仿真结果表明,通过评估缓存大小和内容热门度对缓存性能的影响,PopBetw缓存策略可取得比LCE,LCPro和EgoBetw方案更高的缓存命中率和更小的路径延展度,明显降低网内缓存替换数量,有效减少网内节点中介中心性较大节点群的缓存替换数,达到整体性能最优化。     

一种基于节点中心性近似算法的ICN协作缓存策略

为了降低信息中心网络(Information Centric Networking, ICN)缓存冗余度和平均接入代价,提出一种基于节点中心性度量近似算法的协作缓存策略Centrality Metric Approximation Algorithm (CMAA)。考虑到精确计算最短路径的工作量对缓存性能的影响,CMAA策略利用最短路径近似估计值以提高节点中心性的计算效率,将节点中心性近似度量加权融合值、节点热度和缓存利用率三者作为缓存影响因子,计算得出兴趣包转发路径各节点的缓存优先级。在多种实验条件下对CMAA进行仿真实验,结果表明与LCE (Leave Copy Everywhere)和CLFM (Cache “Less for More”)相比,CMAA在平均缓存请求时延变化不大的情况下,可有效地提高缓存命中率,降低平均接入代价,从而改善缓存系统性能。     

基于价值预测的ICN缓存替换方法

网内缓存是信息中心网络(ICN)的主要特征之一,是减小内容获取时延和提高网络资源利用率的重要环节。内容流行度越高,下一次请求时间越近,请求的次数越多,该内容价值就越大。针对海量缓存对象与有限缓存空间之间的矛盾,基于内容的“未来”价值,本文提出了一种基于价值预测的ICN缓存替换方法,结合内容流行度和新近频率值,构建内容价值预测模型,计算价值预测值,将“未来”价值最小的内容替换掉。仿真结果表明,本文提出的方法与最近最少使用、先进先出、随机替换等缓存替换方法相比,具有更高的缓存命中率,更低的请求响应时延。     

一种基于两级缓存的协同缓存机制

信息中心网络(information-centric networking,简称ICN)将网络通信模式从当前的以地址为中心转变为以信息为中心.泛在化缓存是ICN重要特性之一,它通过赋予网络任意节点缓存的能力来缓和服务器的压力,降低用户访问延迟.然而,由于缺少内容热度的分布感知,现有ICN缓存策略仍存在缓存利用率较低、缓...     

分布式缓存系统中一种优化缓存部署的图算法

数据缓存技术可以有效地减少网络拥塞,减轻服务器负载,加快信息访问速度.通过部署一组地域分布的缓存节点相互协作处理用户请求,可以进一步提高系统性能.在分布式缓存系统中,一个值得关注的问题是优化缓存的放置,使访问开销最小化.首先建立了一个理论模型来分析缓存副本放置对系统访问开销的影响.基于这个模型,缓存放置问题可以形式化地描述成一个最优化问题,提出了一种图算法来解决该问题.图算法使用修改的Dijkstra算法在访问代价图中寻找一条最短路径,该路径对应一种最优的缓存部署.理论上证明了图算法的正确性,并使用仿真实验对其性能进行评估.实验结果表明,图算法的性能优于大部分现有的分布式缓存机制.     

基于内容中心性的概率缓存内容放置方法

为减少信息中心网络的缓存冗余,改善缓存命中率和利用率,提出了一种基于内容中心性的概率缓存内容放置方法(content-centrality-based probabilistic caching content placement method, CCPCP).与传统网络中仅用来刻画网络拓扑结构的中心性指标不同,采用的内容中心性指标,不仅能刻画缓存节点的位置中心属性,而且能刻画信息内容本身属性.该方法中,沿途各缓存节点综合考虑内容中心性和内容获取时延自适应地计算各自缓存概率,即内容所在节点位置越居于中心,内容热度越高,内容获取时延节省越优的内容被缓存的概率就越高.仿真实验表明:与现有基于概率缓存内容放置方法相比较,CCPCP方法缓存内容副本数目较少,减少率可达到32%以上,CCPCP方法显著地减少了缓存冗余,降低了内容获取时延,提高了缓存命中率和缓存内容利用率.     

信息中心网络中的内置缓存技术研究

互联网的应用方式正从以面向主机的点对点通信为主转向以海量内容获取为主.为适应这一转变,研究界提出了多种以信息/内容为中心的新型网络架构.这类网络架构中最重要的特征之一是利用网络内置缓存提高接收者驱动的内容获取的传输效率和网络资源的利用率.与传统的Web缓存、CDN缓存等相比,ICN缓存系统呈现了缓存透明化、泛在化和细粒度化等新特征,对缓存系统的建模、行为理解和优化方法都提出了新的挑战.在介绍了ICN缓存系统的新特征及带来的挑战后,首先从多方面着重阐述和比较了缓存网络的优化方法,之后对缓存网络系统的理论模型研究现状加以阐述,然后分析了仍待解决的关键问题和未来的研究方向.     

En-Route Transcoding缓存的优化放置和替换

对en-route transcoding缓存中的缓存路由和协同放置及替换问题进行了研究.提出了CCRA(cost-aware cache routing algorithm)缓存路由算法,能以可控的探测开销来发现潜在的、具有最小访问开销的缓存对象.在此基础上,建立了en-route transcoding缓存的分析模型,将缓存放置和替换问题形式化为一个最优化问题,并利用一种基于动态规划的方法来求解最佳缓存放置策略.仿真结果表明,与已有的元算法放置策略相比,该协同放置和替换策略可以获得更好的CSR性能.     

一种无"热点"的覆盖网协同缓存策略

覆盖网协同缓存(overlay cooperative caching,简称OCC)聚集客户节点的资源来提供可扩展、经济有效的缓存服务.在典型的OCC系统中,节点的异构性和工作负载的不对称,容易造成节点资源使用的不平衡,形成一些负载过重的"热点"节点.但对于这一问题,已有的OCC系统缺乏有效的负载平衡机制.针对多媒体内容分发服务,设计了一种无热点的OCC策略——HFOCC(hotspots free overlay cooperative caching).通过将"热点"对象复制到低负载节点,分散服务请求,达到消除热点的目的.为了提高缓存空间的利用率,HFOCC将一个节点的缓存空间动态地划分为home cache和replica cache两部分,并实施统一的缓存管理策略;基于一种"软"副本生命期控制机制,当工作负载发生变化时,冗余副本被及时删除,系统表现出了良好的自适应性.实验证明,HFOCC有效地提高了系统吞吐率和资源利用率.     

命名数据网络中一种基于节点分类的数据存储策略

缓存是命名数据网络(named data networking, NDN)有别于传统网络最突出的特性之一,NDN中默认所有节点都具有缓存所有经过数据的功能.这种“处处缓存”策略导致网内大量冗余数据的产生,使网内缓存被严重浪费.针对上述问题,首次提出了一种基于节点分类(based on node classification, BNC)的数据存储策略.基于节点位置的不同,将数据返回客户端所经过的节点分为“边缘”类节点与“核心”类节点.当数据经过“核心”类节点时,通过权衡该类节点的位置与数据在不同节点的流行度分布,将数据存储在对其他节点最有利的节点中;当数据经过“边缘”类节点时,通过该数据流行度来选择最有利于客户端的位置.仿真结果表明,提出的策略将有效提高数据命中率,减少数据请求时延和距离.     

一种自适应的ICN移动性机制

信息中心网络（information-centric networking,ICN）内在地支持兴趣请求者移动而不支持内容提供者移动,然而在实际的场景中往往发生的是内容提供者移动。当前的移动性解决方案存在一些缺憾,如没有真正地考虑移动设备的加入/离开、机制过于单一不能应对各种移动场景、网络切换时延过长等。为解决上述问题,面向区域划分设计一种自适应的移动性机制,包括基于汇聚点的域内移动解决方案、基于兴趣转发的域间移动解决方案和基于回溯的基站间移动解决方案。仿真在GTS网络拓扑上进行,实验结果表明所提的移动性机制较基准机制有高的分发率、低的切换时延和少的路由跳数,说明所提的移动性机制具有广泛的应用价值,为推动诸如5G应用的全面落地具有现实的意义。     

基于ICN网络架构的社区感知型MSN路由机制

移动社交网络(mobile social network,简称MSN)利用移动用户之间的社交关系,通过节点间的协作式转发实现消息交付.然而,随着大数据时代的到来,MSN需要满足移动用户日益增长的对内容(如视频)的需求.由于信息中心网络(information-centric networking,简称ICN)对移动性的支持,基于ICN架构,提出了一种MSN中基于社区划分的路由机制.在兴趣决策中,利用节点请求中的内容名字获取用户的兴趣偏好,进而计算用户间的兴趣差异度量;根据兴趣差异将节点划分为兴趣社区,依据这些兴趣社区进行兴趣包路由.在数据决策中,根据节点历史相遇信息计算用户间的相遇规律度量,根据相遇规律将节点划分为社交社区,依据这些社交社区进行数据包路由.同时,根据兴趣社区和社交社区信息优化节点的内容缓存,以快速满足未来的内容请求.进行了仿真实验,通过与现有机制在包交付率、平均延迟、平均跳数和网络开销方面的性能对比,表明所提出的机制是可行且有效的.     

一种移动流媒体分层协同缓存系统

随着移动互联网的发展和用户数量的增加,网络中的音视频服务普遍采用动态缓存机制来减轻回程主干网的带宽压力和提高用户的观影体验。如何根据网络和用户需求,调整不同节点的缓存内容,以减少主干网的带宽压力,是当前缓存部署迫切需要解决的问题。基于子模函数理论,本文提出主动和被动资源分配调整方案及其算法。主动方案根据资源的流行度把视频文件部署到缓存节点上,以达到用户访问代价的最小化;被动方案根据音视频流行度的变化对节点上缓存的内容进行实时调整,以提高缓存资源的利用率和用户体验,降低主干网的带宽消耗。最小访问代价算法的复杂度与缓存空间容量大小相关,在缓存空间紧张时能快速迭代出资源的分配方案。数值仿真表明,主动和被动分配资源分配方案能有效降低远程服务器的带宽压力和提高用户体验。     

基于内容的Web Caching

提出一个新的 Web Caching结构模型—基于内容的 Web Caching.模型综合考虑了 Proxy的操作信息和 Web文档的内容特性 ,界定了虚拟用户团体和 Proxy个性 ,并利用 Ontology技术来刻画 Proxy的个性 ,模拟实验表明 ,结合内容属性可以使得 Web Caching性能得到进一步提高