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。     

内容中心网络中缓存策略研究综述

互联网需求由主机到主机通信转向海量内容获取为主。为满足新的互联网需求,内容中心网络(CCN)成为下一代互联网架构的研究热点。CCN中最重要的特征之一是利用网内缓存提高接收者获取内容的传输效率和网络资源的利用率。本文阐述了CCN的基本思想,从CCN内容缓存替换策略和缓存决策策略两个角度,阐述现有的研究如何实现CCN中内容缓存;对现有缓存策略进行了总结、分析和评价;给出了CCN缓存策略研究中仍存在的问题和未来的研究方向。     

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。     

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)。     

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。     

内容中心网络中一种基于内容等级及流行度的缓存策略

网内缓存作为内容中心网络(CCN)的核心技术,越来越受到关注。为了提高网络的缓存性能以及用户对数据请求的满意度,该文提出一种基于内容等级及流行度的缓存策略(CLPC)。CLPC策略通过设置不同用户对内容的访问等级以及统计内容的访问频率,决定数据的缓存位置,并且设计了数据替换方法,在一定程度上保证了不同用户对不同数据的最优请求,同时提高了网络的性能。实验证明该策略与CEE+LRU, Prob(0.7)+LRU, Betw+LRU相比,能更好地提高缓存命中率、平均时延及源端命中率等网络缓存性能指标。     

内容中心网络缓存隐私保护策略

缓存隐私泄露是内容中心网络中的重要安全威胁之一,攻击者通过探测缓存可以获取合法用户的隐私信息。针对该安全问题,在隐私与非隐私内容区分的基础上,提出一种基于最近访问信息与回退机制的缓存隐私保护策略（CPPS-RVI&ECP）,并与现有典型防御策略-随机k延迟（RFKD）对比,围绕隐私泄露率与网络命中率开展理论性能分析。该策略通过设置隐私标识,实现最近访问者的识别;通过随机缓存位置存入以及移出回退机制,降低了隐私泄露概率,且提升了网络性能。设定实验条件进行数值分析,结果表明,虽然RFKD有理想的隐私保护能力,但是它是以完全牺牲缓存的内容分发能力为代价的,而CPPS-RVI&ECP则通过合理设置回退概率,可以在保持较低隐私泄露率的同时,获得较高的网络命中率。     

基于内容分块流行度分级的信息中心网络缓存策略

信息中心网络(ICN:Information-Centric Networking)域内缓存机制的研究大多假定单个内容的流行度相同,而忽视了同一内容的不同分块具有不同流行度的特性.本文提出了一种基于内容分块流行度以及缓存节点位置的分级缓存策略,通过兴趣包和数据包携带标签的方式实现隐式缓存协作.仿真实验证明相比于其他方案,该方案可以充分利用细粒度的内容分块流行度这一特性,提高缓存路由器缓存命中率,减小用户请求内容时延以及网络流量,进而提升用户对实时业务的服务体验.     

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。     

网络存储服务器的缓存替换策略

网络存储技术是存储技术与网络技术相结合的产物,高性能、大容量、可扩展和易管理,是该技术的主要特点.本文主要从网络存储环境中的缓存技术入手,对与之有关的缓存替换策略问题进行了探究.     

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。     

内容中心网络中基于温度场的路由算法

内容中心网络（content-centric networking,CCN）作为一种全新的网络体系结构,对路由算法的设计提出了许多新的挑战。针对CCN的特点,提出了一种基于温度场的路由（temperature field based routing,TFBR）算法,将物理学中稳态温度场的概念引入CCN,并采用有限元法求解稳态温度场,形成路由转发决策。仿真实验表明,TFBR 算法能够充分利用CCN 的路由节点缓存功能,在降低网络平均时延性能的同时,提高了CCN 的负载均衡性能。     

变码率视频服务器间隔缓存的接纳策略和替换算法

本文提出了ROC(Resist-Overload Capability)缓存接纳策略和替换算法,解决了使用间隔缓存变码率视频服务器的缓存管理问题.确定性缓存接纳策略能提供确定的服务质量,却存在不适应交互应用和缓存利用率低的缺点;统计复用缓存接纳策略需要海量卷积运算,因此缺乏实用性;ROC缓存接纳策略通过简单运算,提供概率的缓存服务质量保证和较高的缓存利用率.仿真结果表明,在典型系统配置下,ROC缓存接纳策略和替换算法可以提高约25%的系统吞吐量;相对确定性缓存接纳策略和STP-L缓存替换算法,可以多服务约17%的视频流,平均缓存利用率也要高出约38%.     

基于改进LRU替换策略的共享Cache划分

本文提出了一种基于改进的LRU替换策略划分最后一级共享Cache的算法,隔离了线程间的数据冲突,实现了改进的Cache替换策略,通过划分最后一级共享Cache也减少了访存延迟,提高了系统吞吐率.     

网络多层语义深度挖掘及流媒体缓存策略研究

对网络音视频数据进行多层次语义的深度挖掘,统计分析用户行为,建立一个流行度预测模型,在此基础上提出智能化的代理缓存替换策略.初步模拟实验表明该策略能提高缓存字节命中率,减短客户端的请求延迟时间.     

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.     

未来网络之内容中心网络的挑战和应用

内容中心网络(CCN)是一种面向内容共享的通信架构.与传统基于IP地址的网络架构不一样,其可基于内容名字进行数据共享和交换,而不需要关心特定的物理地址和主机.采用发布/订阅传输模式和网络内置缓存,以存储换带宽,提高网络带宽利用效率.但该架构颠覆了现有互联网的基础,尚有很多问题亟待解决.重点介绍了内容中心网络的概念、特点、网络模型以及目前国际上的研究进展.尤其针对其面临的挑战和需要解决的关键问题进行了论述.同时,也列举了两个系统实现的样例,用以说明CCN的可行性和应用前景.     

DSR协议cache管理策略的优化

针对DSR协议不能充分利用潜在路由信息、路由缓存中过期路由影响路由选择准确性以及存在数据分组额外开销较大的问题,从cache管理策略方面提出了一种优化方案——采用链路缓存与“超时”机制相结合的方法,减小数据分组头的开销,充分利用潜在路由信息,保证路由缓存中路由选择的准确性。仿真结果表明,优化后的协议能够显著降低网络开销及时延。