内容中心网络路由转发策略研究

摘要

由于物联网、云计算和大数据的广泛应用，互联网业务量呈爆炸式增长，并在可扩展性、移动性、管理性和安全性等方面暴露出大量问题。现代互联网用户只关心信息内容，不关注数据源主机位置，用IP地址识别包含特定内容服务器的路由方式亟待改变。为从根本上解决当今互联网存在的问题，国际上许多研究机构都在探索未来互联网的形式，并提出了面向内容的内容中心网络（CCN）体系结构。CCN旨在用内容块替代IP，将传统以主机为中心的通信模式转向以内容为中心的通信模式，路由转发策略在提高CCN性能方面具有举足轻重的作用。目前， CCN路由的设计主要是基于广播或者多播，CCN几种基本路由转发策略在通信开销、命中率和负载等方面各有优劣，但都很大程度上受到内容流行度分布的影响。
　　论文结合最短路径优先和广播路由策略，引入了内容流行度，并在转发时延等元素上做出了改进，提出了DRFP（Dynamic Routing Forwarding Based on Content Popularity）策略。
　　论文首先介绍了内容中心网络的基本结构和通信体系，就当前一些基于 CCN的路由策略进行了优劣分析对比，提出了一种改进的路由策略。路由策略是基于广播和单播动态转换的，当 FIB表查找失败后由单播路由向广播路由进行转换。同时在路由优化算法中引入了内容流行度分析，在预测节点内容的未来流行度的基础上，内容源节点广播流行度高的数据包，路由节点在负载过大时丢弃流行度低的兴趣包，以提高转发效率并平衡负载。
　　论文还设计了内容流行度预测系统来解决全转发的流量冗余等问题。当路由节点广播兴趣包或者数据包时，对于流行度高的兴趣包设置较短转发时延，对于流行度低的兴趣包设置较长转发时延，且数据包的转发时延优先级高于兴趣包。节点在转发时延期间内收到重复的兴趣包或数据包将会采取相应的内容包抵制措施。同时在兴趣包中加入时间变量TTL，对于流行度高的内容时间变量TTL的值更大。论文从协议包类型、节点表结构和通信流程等方面详细介绍了其设计思想，并在ndnsim仿真平台和MATLAB实现了改进的CCN路由策略网络通信模型，并与Shortest path Strategy与Multicast Strategy进行仿真对比分析。

目录

1 绪论

1.1研究的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3 论文主要内容及结构

2 内容中心网络体系结构及其关键技术

2.1 CCN体系架构

2.2 关键技术

2.3 CCN的应用

2.4 IP网络与CCN的对比分析

2.5 本章小结

3 内容中心网络路由策略研究

3.1 引言

3.2 CCN路由和转发协调

3.3 域内路由协议

3.3 域间路由协议

3.4 路由策略的发展方向

3.5 本章小结

4 基于内容流行度的动态路由转发算法

4.1 基本设计思想

4.2 基于流行度全转发

4.3 基于内容流行度的动态路由转发

4.4 算法步骤

4.5 本章小结

5 实验仿真分析

5.1 仿真平台

5.2仿真步骤

5.3 仿真结果分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 下一步研究展望

致谢

参考文献

附录

A.作者在攻读学位期间参与的科研项目

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