一种内容中心网络中的热区控制及内容调度缓存算法

针对内容中心网络中同质化缓存造成的节点负载不均和存储资源无法有效利用的问题,提出一种热区控制及内容调度缓存算法.在内容请求时,根据节点介数与节点访问度综合判断节点热度,筛选出负载过重节点;缓存决策时,以流行度为依据将内容调度至空闲邻居节点,并设置生命期控制机制,从而达到分散请求、消除热区的目的.仿真结果表明该算法减少了请求时延与路由跳数,在提高缓存命中率的同时,有效改善了负载在节点上分布的均衡性.     

命名数据网络中基于局部请求相似性的协作缓存路由机制

该文针对命名数据网络(Named Data Networking, NDN)应答内容的高效缓存和利用问题,依据内容请求分布的局域相似特征,提出一种协作缓存路由机制。缓存决策时,将垂直请求路径上的冗余消除和水平局域范围内的内容放置进行有效结合。垂直方向上,提出基于最大内容活跃因子的路径缓存策略,确定沿途转发对应的最大热点请求区域;水平方向上,采用一致性Hash协同缓存思想,实现应答内容的局域定向存储。路由查找时,将局域节点缓存引入到路由转发决策中,依据内容活跃等级动态执行局域缓存查找,增大内容请求就近响应概率。该机制减小了内容请求时延和缓存冗余,提高了缓存命中率,以少量额外的代价换取了内容请求开销的大幅下降,仿真结果验证了其有效性。     

基于收益感知的信息中心网络缓存机制

针对信息中心网络（ICN）内置缓存系统中的海量内容块流行度获取和存储资源高效利用问题,以最大化节省内容访问总代价为目标,建立针对内容块流行度的缓存收益优化模型,提出了一种基于收益感知的缓存机制。该机制利用缓存对请求流的过滤效应,在最大化单点缓存收益的同时潜在地实现节点间协作和多样化缓存;使用基于布隆过滤器的滑动窗口策略,在检测请求到达间隔时间的同时兼顾从源服务器获取内容的代价,捕获缓存收益高的内容块。分析表明,该方法能够大幅压缩获取内容流行度的存储空间开销;仿真结果表明,该方法能够较为准确地实现基于流行度的缓存收益感知,且在内容流行度动态变化的情况下,在带宽节省和缓存命中率方面更具优势。     

内容中心网络中基于差异化缓存通告的混合路由机制

针对内容中心网络(CCN)节点暂态缓存的高效利用问题,将数据场的思想引入到CCN转发决策中,该文提出一种基于差异化缓存通告的混合路由机制。缓存通告时,依据内容活跃等级和缓存驻留概率,执行差异化的内容通告和势能辐射;路由查找时,针对持久稳定的内容源和动态可变的临时缓存副本,分别构建全局导向和局域吸引势能辐射场,实现兴趣包请求的全局路由和局部就近应答。仿真结果表明,该机制减小了内容请求时延,提高了缓存命中率,以少量额外的开销提升了CCN网络整体的内容分发性能。     

一种面向邻近缓存的引导式内容路由机制

针对命名数据网络(NDN)内容请求节点容易忽略邻近节点缓存的问题,基于节点兴趣集群思想,提出一种面向邻近缓存的引导式便捷内容路由机制。首先通过构建节点兴趣集群将节点分为若干区域进行缓存通告;然后设计报文与便捷路由转发表项;最后选择最优路径发送请求数据。理论分析与仿真结果表明,该机制能够充分利用邻近节点缓存,有效地降低了用户平均时延,服务器负载减少约30%。     

CCN中基于业务类型的多样化内容分发机制

针对内容中心网络(Content Centric Networking,CCN)如何提供差异化的业务需求服务的问题,采用区分服务的思想,从内容传输和缓存决策的角度出发,提出了一种基于业务类型的多样化内容分发机制.该机制依据不同的业务请求特征,分别设计了持久推送、并行预测和逐包请求的数据分发模式,对应提出了透明转发、边缘概率缓存和渐进式推进的沿途存储策略,实现了内容传递对于业务类型的感知和匹配.仿真结果表明,该机制减小了内容请求时延,提高了缓存命中率,以少量额外的控制开销提升了CCN网络整体的内容分发性能.     

基于内容价值的缓存替换策略

缓存替换机制是内容中心网络的重要研究问题之一,考虑到缓存空间的有限性,合理地对缓存内容进行置换,成为影响网络整体性能的关键因素。因此,设计了一种基于内容价值的缓存替换方案。该方案综合考虑了内容的动态流行度、缓存代价以及最近被请求的时间,构建了更实际的内容价值函数,并依据该内容价值函数,设计了有效的内容存储与置换方案。具体地,当缓存空间不足时,对已有缓存内容按照价值从小到大进行置换。仿真结果表明,相比于传统替换算法 LRU、LFU 和 FIFO,本文提出的方案有效地提升了网络节点的内容缓存命中率,降低了用户获取内容的平均跳数。     

内容中心网络中面向隐私保护的协作缓存策略

针对内容中心网络节点普遍缓存带来的隐私泄露问题,在兼顾内容分发性能的基础上,该文提出一种面向隐私保护的协作缓存策略。该策略从信息熵的角度提出隐私度量指标,以增大攻击者的不确定度为目标,首先对于缓存策略的合理性给予证明;其次,通过构建空间匿名区域,扩大用户匿名集合,增大缓存内容的归属不确定性。缓存决策时,针对垂直请求路径和水平匿名区域,分别提出沿途热点缓存和局域hash协同的存储策略,减小缓存冗余和隐私信息泄露。仿真结果表明,该策略可减小内容请求时延,提高缓存命中率,在提升内容分发效率的同时增强了用户隐私保护水平。     

基于内容迁移的ICN缓存负载均衡机制

信息中心网络(ICN)具有请求-响应模型、位置独立性和网内缓存的特点.缓存节点的缓存空间有限,缓存内容的管理和放置尤为重要.针对现有缓存机制造成负载不均衡的问题进行研究,提出一种基于内容迁移的负载均衡机制.将节点负载区分为服务负载和缓存负载,分别设计了负载的衡量方式以及负载均衡机制触发条件,设计了迁移内容和迁移节点选择...     

命名数据网络中基于内容请求相关性的协作缓存算法

针对命名数据网络(Named Data Networking, NDN)存储空间的有效利用和应答内容的高效缓存问题,该文采用差异化缓存的方式,提出一种依据内容请求序列相关性的协作缓存算法。在内容请求中,预先发送对于后续相关数据单元的并行预测请求,增大内容请求的就近响应概率;缓存决策时,提出联合空间存储位置与缓存驻留时间的2维差异化缓存策略。根据内容活跃度的变化趋势,空间维度上逐跳推进内容存储位置,时间维度上动态调整内容缓存时间,以渐进式的方式将真正流行的请求内容推送至网络边缘存储。该算法减小了内容请求时延和缓存冗余,提高了缓存命中率,仿真结果验证了其有效性。     

一种基于SDN的CCN集中控制缓存决策方法

在软件定义网络(SDN)和内容中心网络(CCN)融合架构下,为了充分利用控制层对网络拓扑和缓存资源的全局感知,在全网中实现缓存资源的优化使用,提出了一种集中控制的缓存决策优化方案.在该方案中,应用粒子群优化算法(PSO)并且根据节点边缘度、节点重要度以及内容流行度对缓存资源和内容进行集中缓存决策,使得内容在不同的节点进行合理的缓存.仿真结果表明,通过评估缓存大小对缓存性能的影响,PSO缓存决策方法取得了比LCE、PROB缓存决策策略更优的缓存命中率和路径延展率,明显降低了缓存节点的缓存替换数,使得缓存达到了整体缓存优化.     

P2P缓存系统中总开销最小的协作缓存策略

为降低P2P缓存系统中的全局开销,提出一种基于总开销最小的协作缓存策略。该策略综合考虑P2P缓存系统中的传输开销和存储开销,使用跨ISP域间链路开销、流行度、文件大小、存储开销来衡量文件的缓存增益。需要替换时,首先替换掉缓存增益最小的内容。实验结果表明,所提策略能够有效降低系统的总开销。     

Group replica caching scheme for optical grid networks

This paper proposes a cache replacement scheme named group replica caching for optical grid networks. In optical grid networks, data files for job execution are replicated at multiple servers in order to distribute loads. Clients download these files via lightpaths and store them as necessary. File downloading is blocked when the corresponding lightpath cannot be established. The blocking probability of file downloading depends on location of files. The case where a file is stored in a client is ideal because blocking of lightpath establishments does not occur. However, the storage size of the client is limited. In order to efficiently use storage resources of clients, our proposed scheme focuses on the fact that clients can download files stored in surrounding servers with low blocking probability. The proposed scheme regards a group of storages of a client and its surrounding servers as one storage. In particular, they preferentially store different files. By doing so, the probability that a file is stored at the client or its surrounding servers increases. Through simulation experiments, we show that the proposed scheme improves the blocking probability of file downloading efficiently.     

内容中心网络中基于内容迁移的协作缓存机制

内容中心网络(CCN)是为了适应未来网络通信模式的转变,提供对可扩展和高效内容获取的原生支持而提出一种新型的网络体系架构,内容缓存机制是其研究的关键问题之一。现有机制在缓存节点的选择时往往过于集中,缓存负载分布严重不均,大大降低了网络资源利用率以及系统的缓存性能。该文提出一种基于缓存迁移的协作缓存机制,首先在缓存节点选择时考虑节点的中心性保证内容尽可能缓存在位置更重要的节点。同时,在缓存压力过大时,通过可用缓存空间大小、缓存替换率以及网络连接的稳定性等信息选择合适的邻居节点进行缓存内容的转移,充分利用邻居资源实现负载分担。仿真结果表明该机制能有效地改善缓存负载在节点上分布的均衡性,提高缓存命中率和缓存资源利用率并降低平均接入代价。     

Efficient complementary caching for ISP-aware networks

Internet service providers(ISPs) have taken some measures to reduce intolerable inter-ISP peer-to-peer(P2P) traffic costs,therefore user experiences of various P2P applications have been affected.The recently emerging offline downloading service seeks to improve user experience by using dedicate servers to cache requested files and provide high-speed uploading.However,with rapid increase in user population,the server-side bandwidth resource of offline downloading system is expected to be insufficient in the near future.We propose a novel complementary caching scheme with the goal of mitigating inter-ISP traffic,alleviating the load on servers of Internet applications and enhancing user experience.Both architecture and caching algorithm are presented in this paper.On the one hand,with full knowledge of P2P file sharing system and offline downloading service,the infrastructure of complementary caching is designed to conveniently be deployed and work together with existing platforms.The co-operational mechanisms among different major components are also included.On the other hand,with in-depth understanding of traffic characteristics that are relevant to caching,we develop complementary caching algorithm with respect to the density of requests,the redundancy of file and file size.Since such relevant information can be real-time captured in our design,the proposed policy can be implemented to guide the storage and replacement of caching unities.Based on real-world traces over 3 months,we demonstrate that the complementary caching scheme is capable to achieve the ’three-win’ objective.That is,for P2P downloading,over 50% of traffic is redirected to cache;for offline downloading,the average server-dependence of tasks drops from 0.71 to 0.32;for user experience,the average P2P transfer rate is increased by more than 50 KB/s.     

节点状态感知的机会网络分布式协作缓存机制

合理利用节点间的协作关系及相邻节点的缓存资源可有效提高机会网络中节点缓存的利用率与消息的投递率。该文提出一种节点状态感知的分布式协作缓存机制,通过感知消息扩散程度动态估计消息的重要程度,确定消息在缓存操作中的优先级。进而根据节点的活跃度及相对粘度获知给定消息与其目标节点的相遇概率,并针对消息源节点的差异设计分区协作缓存方法,同时在本地缓存处于存满状态时动态选取协作节点,实现本地消息到相邻节点的转移,以达到高效利用缓存资源的目的。结果表明,所提出的协作缓存机制能够有效地利用节点有限的缓存资源,并大幅度地改善消息投递率及节点缓存利用率。