面向服务和信息的网络体系结构——SIONA

随着网络需求的改变,信息中心网络ICN(Information Centric Networking)被提出,目前提出的ICN方案基本存在可扩展和部署难的问题.文中提出了一种新的面向服务和信息的网络体系结构SIONA.采用了IP地址加信息内容的Hash值作为信息名字,支持缓存加多源组播的路由模式,阐述了路由器反馈接收端驱动的多窗口的拥塞控制协议.IP地址作为信息名字的前缀,不仅支持IP地址的路由,而且解决了ICN的可扩展和部署难问题,保证了SIONA仍具有IP网络的可扩展能力.而多源组播路由协议和拥塞控制协议的提出保证了SIONA更高效、更稳定和更公平的传输.文中模拟了多源分块路由算法和拥塞控制算法.通过分析和模拟,SIONA不仅具有良好的可扩展性,而且更具高效性、安全性和易部署性.     

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.     

用于IMT-2020与新兴网络的ICN概念验证简述

IMT-2020致力于提供支持大规模、高带宽、低时延、移动性、安全性的网络服务。信息中心网络因其简化的移动架构、内置安全性、多宿主支持、高效网内缓存等特性,与IMT-2020提出的网络需求高度契合,被视为是未来网络的理想架构之一,故而成为IMT-2020与新兴网络标准制定的重要内容。本文重点关注IMT-2020与ICN网络融合的标准化进程,简要地介绍了思科、华为、中国科学院声学研究所等IMT-2020网络标准化参与组织为ITU-T SG13提交的若干ICN相关的概念验证标准提案中的技术方案,以及所满足的IMT-2020与ICN网络融合的若干标准化差距(Gap),简要地分析了方案的特点并提出了工作展望。     

信息中心网络发展研究综述

信息中心网络(Information-Centric Networking,ICN)已经成为下一代网络体系结构研究的新热点.从众多研究成果中及时地总结ICN的优势与不足是未来相关研究的重要基石.尽管现有ICN综述文献已经对其体系结构做出较为详细的总结,然而,它们并没有充分地讨论TCP/IP网络体系结构中存在的问题与发展ICN必要性之间的关系,而这影响到未来ICN的重点研究方向.文中首先论述了应用ICN体系结构解决当前网络体系结构中已有问题的必要性,将ICN的关键问题、结构构成、关键技术等进行了梳理,从现有ICN方案中整理出信息命名、路由技术、试验平台等关键技术.在这个基础上,文中进一步讨论分析了ICN与现有的协同缓存系统等技术之间的关联与差异.论文最后分析讨论了ICN的下一步发展方向以及有待研究的问题.     

以信息为中心网络的隐私保护研究

为了解决现有IP网络的问题,例如移动性和多路径问题,最近学术界提出了很多以信息为中心网络(ICN)的设计.在这些设计中,安全和隐私作为ICN网络设计的核心要素.现有的ICN设计缺乏必要的隐私保护机制,存在比较严重的安全问题.例如,ICN网络中的互联网服务商(ISP)可以任意缓存内容服务商(CP)所产生的数据,导致严重的信息泄露问题.本文总结和分析了ICN网络的隐私问题,并且对比总结了现有ICN网络的隐私保护方案的特点和有效性,最后探讨了ICN网络隐私保护研究需要进一步考虑的问题.     

信息中心网络中公钥认证技术综述

在信息中心网络(ICN)架构中,同IP网络一样,为了实现不可信环境下可靠的信息交换和身份认证,需要依靠公钥技术提供数字签名和数据加密支撑。而随着ICN网络的进一步部署和应用,关于公钥认证的需求也更加多样化。本文分析了现有几种典型ICN架构中的公钥认证方式,分析其原理并指出其局限性和安全性问题,说明设计分布式认证方案的必要性。同时对现有的分布式认证方式进行介绍,给出分布式认证系统研究的进展和方向,并说明ICN网络中部署分布式认证系统需要研究和解决的问题,为后续的ICN分布式公钥认证技术研究提供参考。     

融合人体免疫防御机理的ICN安全路由机制

信息中心网络(ICN)引入网内缓存机制使路由器具有内容缓存功能,将网络由IP寻址改为内容名称寻址,旨在更好地为内容分发类应用提供服务。而兴趣洪泛攻击(IFA)会导致路由器资源耗尽,使其大量丢弃合法兴趣包,成为ICN的安全“克星”。结合人体免疫防御机理,提出两阶段ICN安全路由机制抵御兴趣洪泛攻击。在免疫时间内,通过免疫反馈及隔离策略完成非特异性免疫,防止路由器未决兴趣表(PIT)被恶意占用;但非特异性免疫不能缓解持续的IFA攻击,因此进一步通过回溯策略完成特异性免疫,形成免疫记忆,彻底阻断兴趣洪泛攻击。实验结果表明,提出的路由机制可有效抵御兴趣洪泛攻击,减少攻击造成的资源耗尽及无效计算,保证了网络性能。     

ICN拥塞控制机制研究综述

信息中心网络ICN是一种以数据为中心的新型网络范式,ICN将网络实体的标识符和定位符解耦,并充分利用网内缓存技术提高信息分发的效率。与传统的TCP/IP网络相比,ICN带来了接收者驱动和多副本等新传输特性,这使得ICN拥塞控制面临新的机会和挑战。本文对ICN拥塞控制的相关工作进行了充分调研,首先介绍了经典的TCP拥塞控制机制,然后对现有的ICN拥塞控制的研究工作进行了详细介绍,并描述了ICN拥塞控制未来可能的研究方向,为后续的ICN拥塞控制研究提供参考。     

信息中心网中移动性缓存策略研究

信息中心网络已经成为下一代网络体系结构研究的热点,ICN架构的典型特征就是利用内置缓存来提高内容的传播效率。随着移动用户数量的不断增加,未来移动用户也将访问ICN网络,因此开展ICN网络移动场景下的缓存研究是十分有意义的。在介绍了ICN网络后,接着从多方面着重介绍支持移动性缓存的方案,随后对ICN网络中传统缓存方案与移动性缓存方案进行比较和归纳,最后对移动性缓存方案的发展与挑战进行展望,为移动性缓存后续研究提供有益参考。     

内容中心网络CCN研究进展探析

当前,以信息中心网络（ICN）为代表的未来网络的研究发展迅速,并越来越得到研究人员的关注。文章综述了内容中心网络（CCN）的相关研究,CCN网络是ICN研究热点之一,CCN网络在内容分发效率,网络安全和部署方面具有显著的优势。文章首先给出了CCN的相关研究背景,介绍了CCN的工作机制,并调研了当前CCN的研究热点问题及其挑战,分析了CCN主要比较优势与存在的问题,最后通过实验测试床验证了CCN的工作模式。CCN网络是ICN的主要架构之一,是现有TCP／IP网络体系架构的强有力的竞争者,在未来网络的演化中将发挥更大的作用。     

信息中心网络中缓存技术研究综述

因特网中日益增长的内容获取需求促使学术界提出了多种以信息为中心的未来网络架构。这类架构将以主机为中心的通信模式转变为以内容为中心。信息中心网络（ICN）最重要的特征之一是利用内置缓存减少用户获取内容的时延、节省网络带宽和缓解网络拥塞。与传统的内容分发网络（CDN）、对等网络（P2P）和Web缓存系统相比,ICN缓存系统呈现出一系列的新特征。分析了缓存新特征对ICN研究带来的挑战;从多方面重点阐述了ICN缓存的优化方法,详细分析对比了不同缓存策略;指出了未来研究方向并总结全文。     

信息中心网络名字解析系统结构研究综述

信息中心网络ICN作为新兴的网络架构是当前的研究热点之一。在采用寻址和路由分离的ICN架构中,名字解析系统作为核心基础设施提供了管理和维护内容标识符与定位符之间映射关系的功能。名字解析系统通常分布式地部署为用户提供服务,分布在网络中的名字解析节点及相互间建立的关系共同构成系统的结构,系统的结构与系统中数据的存储和路由、节点管理等都密切相关,直接影响着系统为用户提供服务的功能和性能。本文对ICN中名字解析系统的结构进行调研,总结了不同类型系统结构的特征和原理,并进行了对比分析,为ICN中名字解析系统后续的研究提供了参考。     

RDATA:基于时间的接收者驱动丢包检测算法

当数据包在网络传输过程中发生丢包和乱序时,可靠的传输协议需要丢包检测算法检测丢包事件。在信息中心网络ICN中,接收者驱动的传输协议被广泛应用。针对接收者驱动的传输协议丢包检测机制不够高效的问题,本文在谷歌的RACK-TLP算法基础上,提出了一种适用于接收者驱动传输协议的丢包检测算法——RDATA,其思想是使用乱序容忍时间来判断丢包。相比通过响应报文的字节序号和数量来判断丢包,乱序容忍时间不受在外数据包数量的影响,因此更加可靠和及时。首先描述了接收者驱动传输协议的机制,然后详细描述了RDATA算法。针对接收者驱动传输协议存在的高请求包聚合度问题,RDATA算法利用请求包或数据包丢包发生概率来区分请求包或数据包丢包事件,能够更快地重新请求数据。在Linux内核态实现了RDATA算法。实验结果表明,RDATA算法能够高效地检测丢包,有效的提高了数据传输的效率。     

RIDSI:一种融合SDN和兴趣域划分的ICN路由机制

信息中心网络(Information-Centric Networking,ICN)中的服务质量(Quality of Service,QoS)路由是分布式的,无法感知其它路由器缓存的内容,因此,基于软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)的全局视图和集中控制功能,本文提出了一种基于兴趣域划分的ICN路由机制.这种机制旨在减轻内容节点的负载、提高路由成功率和提高PIT命中率.首先,本文提出了基于SDN的ICN网络模型,即软件定义信息中心型网络(Software Defined Information Centric Networking,SD-ICN)模型和QoS评价模型.然后,采用蜂群算法将网络中的路由器划分到不同的兴趣域.最后,基于改进的QoS依赖多播路由(QoS Dependent M ulticast Routing,QDM R)算法计算满足多个兴趣请求的转发路径.仿真实验结果表明,本文提出的路由机制与对比机制相比在路由成功率、平均路由延迟、负载均衡度等方面都具有较好的性能.     

基于协议无感知转发技术的信息中心网络：设计、实现与应用

软件定义网络(SDN)的核心思想是将网络中控制平面和数据平面进行解耦,采用集中控制的方式给用户提供开放可编程的接口。信息中心网络(ICN)则集中在对内容进行命名和基于内容名字的路由。协议无感知转发(POF)是一种支持自定义协议的SDN转发技术。随着未来网络技术的研究与发展,基于SDN思想来实现ICN则可能成为一种解决方案,因而提出了一种基于POF技术的ICN网络设计方案与实现,并搭建了基于POF技术的ICN实验床。多人视频会议应用表明,该设计方案的正确性与可行性,不仅能转发ICN数据包,还能很好地实现实时性应用。     

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。     

FPTC:一种信息中心物联网缓存策略

信息中心网络(information-centricnetworking,ICN)作为一种新型未来互联网体系结构应运而生,并广泛应用于物联网领域,其中,缓存技术作为ICN的显著特征,对信息中心物联网的内容传输性能具有重要影响.由于信息中心物联网具有数据频繁更新、用户对数据新鲜度有严格要求等特性,致使传统信息中心网络缓存技术面临挑战.提出一种基于内容流行度和网络拓扑的分布式缓存策略,同时考虑内容新鲜度,各缓存节点通过优先缓存流行度较高且较靠近用户的内容,以最大化缓存效率.为适应物联网内容的频繁更新,提出一种基于灰色预测的内容缓存收益预测方法,便于快速获取新内容的缓存收益值.同时,该策略具有较低的时间和空间开销.仿真实验结果表明:所提方案相比于传统缓存策略,能有效提高缓存效率和命中率,并降低访问延迟,改善用户体验.     

基于智能分布的控制网络及其应用

现代计算机应用对可靠性、实时性、开放性、实用性、以及支持网络等方面都提出了极高的要求。随着局部操作网络（bealopendingNetwork，简称LON）等现场总线技术的推出和兴起，诞生了新一代的智能化、低成本的测控产品，基于LON技术的集散监测和控制系统得到了越来越多的应用，它为智能分布和监测控制功能的实现提供了一套完整、有效、廉价的解决办法。智能控制网络（IntelligentCOntrolNetwo士，简称ICN）是一种采用IDN技术的工控网络，它融计算机技术、通信技术和控制技术于一体，提供了面对面高速低成本通信、形象编程、图形监视…     

信息中心网络内数据重传算法的优化

对于信息中心网络（ICN）中原始数据恢复机制的网络带宽利用率低下的问题，提出一种基于网络编码的实时数据重传（NC-RDR）算法。首先，根据网络的实时状态对网络中丢失的数据包进行统计；然后，将网络编码结合到信息中心网络中，对统计的丢失的数据包进行组合编码；最后，将编码后的数据包重传发送给接收端。对提出的方案进行分析，仿真结果表明，与基于网络编码的多播数据恢复（NC-MDR）算法相比，在传输带宽（平均传输次数）方面，降低了约30%，因此，在信息中心网络中，该算法能有效地减少网络重传次数，提高网络传输效率。     

基于信息中心网络的增强型IPFS系统设计

星际文件系统(IPFS)作为一种新兴的分布式文件系统,因其优秀的分布式特性而被许多研究人员所关注。然而,IPFS系统面临着基于分布式哈希表(DHT)的路由方式无法实现局部信息快速检索,以及Bitswap机制导致的链路资源利用不合理等问题,这些问题严重影响着IPFS系统的交付性能。而信息中心网络(ICN)作为未来网络的代表,其数据具有全局唯一标识和网内缓存,通过名字解析服务实现基于标识的数据的快速定位和交付。本文提出了一种基于ICN的增强IPFS系统,该系统既保持分布式的特点,同时还利用ICN特性实现数据的快速交付。通过实验表明,相比于IPFS原系统,本文设计的增强IPFS系统在下载速率与带宽利用率方面更具优势。