内容中心网络中基于节点相似度的协作缓存算法

针对内容中心网络中ALWAYS缓存策略节点存储空间利用率低、内容访问时延大、整体网络缓存性能低下的问题,提出了一种依据节点相似度的协作缓存算法。该算法优先将兴趣包转发至最相似节点,增大相关请求的就近响应概率;同时保证在缓存决策中的同一副本在协作节点间不重复存储,在降低冗余的同时增加了缓存多样性。实验结果表明,与现有算法相比,该算法在减少路由跳数和请求时延的同时提高了缓存命中率。     

DCS:一种实现NDN内容缓存的新方法

随着互联网内容分发效能要求的不断提高,内容中心网络研究已成为近年互联网体系结构研究的热点.针对现有路由器扩展支持内容中心网络路由引擎时缓存资源有限以及缓存管理操作困难等问题,提出一种新的内容缓存扩展方案DCS.该方案旨在不改变现有路由器硬件的前提下,利用用户终端空闲内存空间,通过软件升级的方式来支持NDN路由器的缓存功能.详细描述了DCS数据存取的算法流程,还对用户可提供出来作为网络缓存资源的空闲内存空间进行了统计和分析.     

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。     

信息中心网络中基于局部内容活跃度的自适应缓存算法

通过对信息中心网络的网内节点缓存建模,分析发现基于全局内容流行度的替换策略不适用于信息中心网络的分布式模式。继而提出了一种基于局部内容活跃度的缓存替换策略LAU,并基于该策略提出了一种自适应路径缓存算法ACAP,使缓存内容按照本地活跃度依次缓存在访问路径中。仿真结果表明,LAU策略提高了单节点缓存命中率;ACAP相比已有的路径缓存算法,具有较低的服务器命中率和跳数比。最后对该算法适用的缓存结构和拓扑结构进行了讨论和分析。     

部分缓存算法在流媒体内容分发网络中的应用研究

内容分发网络是互联网中解决响应速度、提高服务质量的一种应用技术,而流媒体内容分发网络是将内容分发网络应用于流媒体传输领域。流媒体内容分发网络中的边缘服务器缓存策略是流媒体内容分发网络的核心。本文深入研究了现有各种缓存策略;在流媒体内容分发网络中,提出了一种部分缓存算法。实践证明,这种部分缓存策略能明显提高流媒体内容分发网络的并发性能、命中率和服务质量等性能。     

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.     

一种基于协同缓存的内容中心网络能耗优化策略

当前大多内容中心网络(Content-Centric Network,CCN)缓存决策策略研究都没有综合考虑请求热点、网络能耗、内容流行度和节点协同等相关要素。因此提出一种基于内容流行度的协同缓存策略来优化内容中心网络的能耗。该策略将CCN的一个自治区域网络中的所有内容路由器节点当作一个协同缓存组,并把协同缓存组中每个节点的缓存容量分为两部分,一部分用于自身节点和其他节点协同缓存内容;另一部分用于自身节点独立缓存本地最流行的内容,以提高协同缓存组中内容副本种类的多样性,从而减少网络中内容的重复传输,实现网络能耗的优化。建立相关的能耗优化模型,采用一种改进的遗传算法求解出该协同缓存组能耗优化问题的最优解。实验结果表明,与相关文献中的缓存决策策略相比,所提策略可以有效地降低CCN的能耗,提高其可扩展性,进而指导CCN的演化和部署。     

基于复杂网络的绿色CDN社团结构划分

目前对内容分发网络的能耗问题都集中在请求重定向、缓存内容调度及链路能耗控制方面,缓存服务器没有有效的部署机制,造成资源分配不均衡、服务器利用率低、网络能效及服务质量低的问题。为此,提出一种在内容分发网络中基于复杂网络节点性质合理部署缓存服务器的算法。对网络进行社团结构划分,选取初始凝聚社团进行节点收缩,针对收缩后的节点根据相似度函数迭代地进行社团扩张,通过设定阈值形成社团,进而部署缓存服务器,以达到网络负载均衡,降低缓存服务器闲时的资源浪费,提高缓存服务器的利用率。实验结果表明,与谱平均法和GN算法等相比,该算法具有较低的复杂度和较好的划分细粒度。     

命名数据网络中基于内容类型的隔跳概率缓存机制

网络化缓存是命名数据网络实现对信息的高效获取,有效降低互联网骨干网络流量的关键技术.网络化缓存将缓存作为普适的功能添加到每个网络节点.用户需要获取信息时,缓存有该内容的任意网络节点(例如路由器)接收到用户请求后都可直接向用户返回相应内容,提升用户请求响应效率.然而,命名数据网络采用泛在缓存使得内容发布者到用户的传输路径上的各节点对内容进行重复并无差别缓存,造成数据冗余、内容缓存无差别对待问题.为此,提出一种基于内容类型的隔跳概率缓存机制.首先根据业务特征(例如时延要求、带宽占用)将内容划分为4种类型：动态类、实时类、大数据类、以及小数据类;其次构造隔跳待定缓存策略,将数据存储在非连续的传输节点上,从空间上减少冗余缓存;最后针对不同内容提供差异化缓存服务：无缓存、网络边缘概率缓存、网络次边缘概率缓存、以及网络核心概率缓存策略,从而进一步降低冗余数据,同时提高用户获取内容的效率.实验结果表明,该机制能够减少冗余缓存,降低用户请求内容时延.     

内容中心网络中基于多样化存储的缓存污染防御机制

针对内容中心网络(CCN)中的缓存污染攻击问题,提出一种基于多样化存储的缓存污染防御机制。对不同业务内容采取差异化缓存从而减小网络受攻击面,将业务划分为三类并采用不同缓存策略:对隐私及实时性业务不予缓存;对流媒体业务以概率推送至网络边缘缓存;对其他文件类内容业务由上游到边缘逐步推送缓存。在不同节点分别配置不同的缓存污染攻击防御手段:对于边缘节点通过内容请求到达概率的变化对攻击进行检测;对于上游节点通过设置过滤规则将请求概率较低的内容排除出缓存空间。仿真结果表明,相比CNN传统缓存策略下的防御效果,该机制使网络平均缓存命中率提高了17.3%,该机制能够有效提升网络对于缓存污染攻击的防御能力。     

基于选择存储的CCN网络缓存发现方法

内容中心网络(Content-Centric Network, CCN)是未来互联网的重要发展方向。网内缓存是 CCN 网络的重要特征,对 CCN 内容传输性能具有重要影响。网内缓存的内容发现效率与网内缓存性能密切相关。传统 CCN 网络缓存发现方法是通过请求包在数据平面转发,沿途机会性地命中缓存实现的,具有一定的随机性、盲目性,可能导致缓存内容无法被高效利用。本文提出一种在控制平面解决缓存可用性的方法,结合拓扑、缓存容量以及用户请求分布计算出“值得”缓存的内容进行存储,同时将其向外通告,使其参与路由计算,以便后续请求快速准确地发现并利用缓存内容。实验结果表明,本文方法可使缓存命中率提高 20%左右,服务器负载降低 15%左右。     

一种空间信息网络缓存决策策略

针对空间信息网络（space information network,SIN）中卫星节点缓存容量有限,且卫星高速移动使得星间链路时变,导致地面用户内容访问延迟增大的问题,提出一种基于人工蜂群算法的空间信息网络缓存决策策略（satellite improved artificial bee colony,SIABC）。首先根据低轨卫星节点链路切换的周期性和可预知性,建立网络分区模型,对空间信息网络的卫星节点进行分区,在此基础上,建立区域节点协作缓存模型,使得整个网络区域内的卫星节点有选择性地缓存不同流行度的内容,同时兼顾区域内节点的协作缓存,从而流行度高的内容缓存在网络边缘。仿真结果表明,与现有缓存机制相比,该缓存策略能够明显提高内容的平均缓存命中率,并显著降低用户的内容访问时延。     

信息中心网络中协作的内容缓存和请求路由算法

信息中心网络与传统IP网络区别的重要特点是在路由器节点配备缓存设施,将热门内容推送到更靠近用户的网络边缘,从而降低用户获取内容的时延。为了提高缓存空间的利用率,避免内容在相邻节点的冗余放置,本文提出了一种分层协作的内容放置和请求路由算法,在层次结构的接入网络中,依据内容的访问热度仅在层次结构的其中一层放置内容副本以减少内容的冗余备份;此外,通过建立二元标签组记录内容的放置信息,用于动态引导请求的转发;仿真结果表明,与现有的缓存放置算法相比,分层协作的内容缓存和请求路由机制,提高了网络存储内容的多样性,并降低了用户访问内容的时延。     

IP路由缓存技术研究

针对目前用于IP路由查找的地址缓存技术和前缀缓存技术的局限性,分析了骨干网路由表前缀重叠特征,提出了一种基于阈值的IP路由缓存方法,该方法结合了地址缓存和前缀缓存技术,无需进行前缀扩展,克服了地址缓存技术缓存空间要求过大、前缀缓存技术无法缓存内部前缀节点的问题,在缓存空间、缓存命中率、缓存公平性以及路由增量更新方面具有优势;仿真实验表明对于路由条目超过260 000的路由表,缓存空间大小为30 000,选择阈值K=4时97%以上的节点可实现1∶1缓存,其余节点采用地址缓存,缓存失效率小于0.02,可以用小的缓存空间实现高速线速转发.     

分布数据缓存体系

讨论了一种在分布信息访问环境下提高数据利用率和减少通信流量的分布缓存体系.缓存节点能缓存多个数据源的信息,使多个用户相互重用数据缓存,从而提高缓存的命中率.该缓存体系采用了多种不同的方法来解决数据缓存的一致性问题.最后提出了一种虚缓存节点的概念,用于扩展原来的体系.虚节点可以减少全局缓存访问优化计算的成本.     

基于朋友圈和节点感知的内容中心MSN路由机制

为了解决移动社交网络(MSN)中由于网络拓扑的时变性以及节点资源的受限性导致路由时延长、投递率低等诸多难题,利用信息中心网络(ICN)内容和位置分离的特点更好地支持终端移动性和网内缓存,设计了一种基于朋友圈和节点感知的内容中心MSN路由机制(FACMR)。首先,明确了节点模型的功能表,使节点具有感知能力。然后,基于节点关系强度和其缓存内容相似性构造朋友圈,快速高效地指导路由。其次,利用缓存特征和置换策略进行朋友圈的维护。最后,利用网络模拟器(NS3)对FACMR进行仿真。仿真结果表明,FACMR与现有的典型算法相比,缓存置换率减少了6.35%,误包数减少了22.9%,平均路由时延降低了43.5%,是一种可行且高效的MSN路由机制。     

Caching in information centric networking: A survey

Internet usage has drastically shifted from host-centric end-to-end communication to receiver-driven content retrieval. In order to adapt to this change, a handful of innovative information/content centric networking (ICN) architectures have recently been proposed. One common and important feature of these architectures is to leverage built-in network caches to improve the transmission efficiency of content dissemination. Compared with traditional Web Caching and CDN Caching, ICN Cache takes on several new characteristics: cache is transparent to applications, cache is ubiquitous, and content to be cached is more ine-grained. These distinguished features pose new challenges to ICN caching technologies. This paper presents a comprehensive survey of state-of-art techniques aiming to address these issues, with particular focus on reducing cache redundancy and improving the availability of cached content. As a new research area, this paper also points out several interesting yet challenging research directions in this subject.     

Hash caching mechanism in source-based routing for wireless ad hoc networks

In mobile ad hoc network (MANET), on-demand routing protocols are proposed for establishing a route in a distributed manner only when a source host originates a data packet addressed to the destination host. In source-based routing (SBR) protocols, route discovery usually raises a large number of request packets for exploring the current state of the network, but it also performs the collection of useful information for future routing decisions. How to store and manage this collected information in the limited size of cache in order to improve routing performance is still an open issue in the development of an SBR scheme. This paper proposes a novel hash caching mechanism and distributed hashing routing methods to store, utilize, and manage the cached routes in order to improve cache capacity, routing performance, and network throughput. The experimental results indicate that the proposed mechanism offers high cache capacity, efficient route discovery, and good throughput for the MANET.     

一种基于内容流行度和社团重要度的ICN缓存与替换策略

现有以信息为中心的网络(Information-Centric Network,ICN)缓存的内容的时空分布不够合理,存在无效缓存及同质化缓存等问题。对此,文中提出一种基于内容流行度和社团重要度的ICN缓存与替换策略,其结合内容流行度与节点的社团重要度来选择缓存节点,把具有不同流行度的内容分散缓存在社团重要度不同的节点上,使缓存内容的空间分布趋于合理,从而增加了缓存内容的多样性。同时,基于社团局部流行度来替换缓存内容的策略更有利于优化缓存内容的时间分布,实现缓存内容空间分布的动态调整。实验结果表明,所提策略能有效地减少用户请求的平均响应时间,提高缓存对象的命中率和全网的缓存差异度。