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.     

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...     

NDN中基于蚁群替换算法的邻居协作缓存管理策略

为提高NDN(命名数据网络)中的缓存利用率,提出了一种基于蚁群替换算法的邻居协作缓存管理(ACNCM)策略。首先将单节点的缓存替换问题,建模为0/1背包问题,并根据缓存数据的大小、使用频率以及邻居副本深度等信息定义本地存储内容的缓存价值,提出基于蚁群算法的缓存替换算法。然后利用邻域协作的思想,通过路由节点之间定期交换自身节点的缓存信息,对单个节点替换出去的缓存内容,选择邻居节点完成协作式缓存管理。实验结果表明,ACNCM策略在缓存命中率、网络开销和平均响应时延方面均优于现有方法。     

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%。     

车联网场景下基于内容中心网络的优化缓存策略

车联网中,如何有效选择缓存位置和缓存内容对于提高整体网络性能至关重要。针对上述问题,引入了内容中心网络技术,提出了一种新的优化缓存策略——缓存位置和缓存内容的选择取决于车辆节点值和内容流行度(Vehicle Node Value and Content Popularity,VNVCP)。首先,定义了连通性、中间中心性和特征向量中心性3个车辆节点属性用来评估车辆节点的值,具有不同值的车辆节点缓存具有不同流行度的内容,内容的重要性由其受欢迎程度决定。其次,该策略利用不同类型内容受欢迎程度的差异确保缓存内容分布均匀,同时评估来自多个属性的车辆节点的值以提高车辆节点利用率。仿真结果表明,VNVCP在缓存命中率、平均跳数和传输延迟方面明显优于传统的LCE(Leave Copy Every where)、Prob(0.5)和MPC(Most Popular Content)。     

多媒体通信中内容分发网络技术分析

内容分发网络(Content Distribution Network，CDN)是建立在内容分发技术上的网络架构和整体系统。内容分发技术是在流量管理、负载均衡和分布式技术基础上发展的一种分发缓存(Cache)技术，采用将缓存服务器放置于Internet的边缘节点处，通过负载均衡等算法实现资源的就近分配和就近访问原则，能达到对多媒体信息快速响应的目的。本文着重阐述内容分发网络的工作原理。     

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。     

内容中心网络中能效感知的概率性缓存机制

内置缓存技术是内容中心网络(Content Centric Networking, CCN)的核心技术之一。现有的研究大多主要针对网络资源利用率的优化,而忽略了网络能耗的问题。该文首先建立了一个能耗模型对CCN的网络能耗进行分析,并设计了一个能效判决条件来优化缓存过程的能效性。进而,在此基础上综合考虑内容流行度和节点中心性等因素提出一种能效感知的概率性缓存机制(E2APC)。仿真结果表明,该机制能在保证较高的缓存命中率和较小的平均响应跳数的同时有效地降低网络的整体能耗。     

内容中心网络中能耗优化的隐式协作缓存机制

综合考虑内容中心网络(CCN)的能耗优化及性能提升,该文提出一种内容中心网络中能耗优化的隐式协作缓存机制。缓存决策时,利用缓存节能量作为判决条件优先在用户远端节点缓存,并利用数据包携带最近上游缓存跳数信息进行隐式协作,减轻用户近端节点缓存空间的竞争压力,提高邻近节点缓存的差异性。缓存替换时,选取缓存节能量最小的缓存内容加以替换,达到最优的能耗优化效果。仿真结果表明,该缓存机制在性能上获得较优的缓存命中率及平均路由跳数,同时有效降低了网络能耗。     

基于节点介数和替换率的内容中心网络网内缓存策略

网内缓存技术是内容中心网络(CCN)的关键技术之一,CCN采用传统的ALWAYS缓存策略,会造成较大冗余。改进的Betw方案仅考虑了节点介数,容易造成高介数节点缓存更替频繁,内容可用性下降。为了解决这个问题,该文提出一种综合使用网络节点介数和节点缓存内容更替速率作为缓存决策度量的新型网内缓存策略BetwRep,通过权衡节点位置重要性和缓存内容时效性实现回传内容的最佳放置。最后,基于ndnSIM平台进行的网络仿真表明,该文提出的BetwRep缓存策略取得了比Betw方案和ALWAYS方案更低的源端请求负载和更少的平均跳数。     

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.     

CCN中基于替换率的缓存空间动态借调机制

针对内容中心网络(CCN, content centric networking)节点存储资源的有效利用和优化配给问题,在同质化缓存分配的基础上,提出了一种基于替换率的缓存空间动态借调机制。该机制从节点存储空间使用状态的动态差异性出发,首先对于缓存资源借调的合理性给予证明,进而,依据节点对于存储资源的需求程度,动态地执行缓存借调,将相对空闲的存储资源分配给需求程度更大的节点支配,换取过载节点缓存性能的提升。该机制减小了内容请求跳数,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显著下降,提升了存储资源整体利用率,仿真结果验证了其有效性。     

Design of in-network caching scheme in CCN based on grey relational analysis

In-network caching is one of the most important issues in content centric networking （CCN）, which may extremely influence the performance of the caching system. Although much work has been done for in-network caching scheme design in CCN, most of them have not addressed the multiple network attribute parameters jointly during caching algorithm design. Hence, to fill this gap, a new in-network caching based on grey relational analysis （GRA） is proposed. The authors firstly define two newly metric parameters named request influence degree （RID） and cache replacement rate, respectively. The RID indicates the importance of one node along the content delivery path from the view of the interest packets arriving The cache replacement rate is used to denote the caching load of the node. Then combining hops a request traveling from the users and the node traffic, four network attribute parameters are considered during the in-network caching algorithm design. Based on these four network parameters, a GRA based in-network caching algorithm is proposed, which can significantly improve the performance of CCN. Finally, extensive simulation based on ndnSIM is demonstrated that the GRA-based caching scheme can achieve the lower load in the source server and the less average hops than the existing the betweeness （Betw） scheme and the ALWAYS scheme.     

基于内容流行度和节点中心度匹配的信息中心网络缓存策略

在信息中心网络(Information-Centric Network, ICN)中,利用网络内置缓存提高内容获取及传输效率是该网络构架最重要的特性。然而,网络内置的缓存存在应对大量的需要转发的内容时能力相对弱小,对内容放置缺乏均衡分布的问题。该文提出基于内容流行度和节点中心度匹配的缓存策略(Popularity and Centrality Based Caching Scheme, PCBCS),通过对经过的内容进行选择性缓存来提高内容分发沿路节点的缓存空间使用效率,减少缓存冗余。仿真结果表明,该文提出的算法和全局沿路缓存决策方案,LCD(Leave Copy Down)以及参数为0.7及0.3的Prob(copy with Probability)相比较,在服务器命中率上平均减少30%,在命中缓存内容所需的跳数上平均减少20%,最重要的是,和全局沿路缓存决策方案相比总体缓存替换数量平均减少了40%。     

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。     

COACS: A Cooperative and Adaptive Caching System for MANETs

This paper introduces a cooperation-based database caching system for Mobile Ad Hoc Networks (MANETs). The heart of the system is the nodes that cache submitted queries. The queries are used as indices to data cached in nodes that previously requested them. We discuss how the system is formed and how requested data is found if cached, or retrieved from the external database and then cached. Analysis is performed and expressions are derived for the different parameters, including upper and lower bounds for the number of query caching nodes as well as the average load they experience, generated network traffic, node bandwidth consumption, and other performance-related measures. Simulations with the ns-2 software were used to study the performance of the system in terms of average delay and hit ratio, and to compare it with the performance of two other caching schemes for MANETs, namely CachePath and CacheData. The results demonstrate the effectiveness of the proposed system in terms of achieved hit ratio and low delay.     

Caching in dataflow-based environments

We propose that there are several advantages to integrating caching in the execution scheme of a dataflow-based environment. If each node has a cache to store its last result, the cache look-up overhead is eliminated, because each cache contains just one value. A node in a dataflow-based program must store its result anyway until its downstream neighbors are ready to execute. Additionally, there is no need to store previous arguments with the cached result for comparison. The validity of a node's cached value can be determined from the validity of the nodes on which it depends