NDN网络中基于邻居协作的缓存管理研究

摘要

命名数据网络(Named Data Network，NDN)是一种新型的以内容为中心的网络体系结构。在NDN网络中路由节点转发数据内容依靠的是报文中携带的数据内容的名字，同时每一个路由节点都具有缓存本地转发过的数据内容的能力，以便后续有相同请求到达时可以直接响应，提高响应效率。由于路由节点缓存空间有限，应该存储用户请求最多的内容，降低用户请求的响应时延。同时，相邻节点之间应避免重复存储数据内容，以便能够充分利用缓存空间。因此，研究、设计高效的缓存管理机制对提升NDN网络的整体性能具有重要意义。
　　本文主要对NDN网络中的基于邻居节点协作缓存管理做出研究，从缓存内容的缓存价值计算，单个节点的缓存数据替换，以及相邻节点之间协作缓存管理三个方面对节点缓存进行设计、管理和优化。本文的研究内容如下:
　　1)定义缓存数据的内容缓存价值，根据缓存数据的大小、使用频率以及邻居复本因素计算本地存储内容的缓存价值，供缓存替换和协作缓存在执行过程中参考。
　　2)根据缓存管理问题与0/1背包问题的关系，以及求解0/1背包问题中蚁群算法的高效性，提出基于蚁群算法的缓存替换算法。为缓存内容引入信息素属性，在执行缓存替换算法过程中进行更新，供选择替换内容过程参考。
　　3)在蚁群替换算法的基础上提出了邻居协作缓存管理策略。通过路由节点之间定期交换自身节点的缓存信息，结合蚁群替换算法，执行邻居协作缓存管理策略。
　　4)对本文提出的邻居协作缓存管理策略进行模拟实验验证，实验结果表明新机制在缓存命中率、网络开销及网络时延性能方面都有不同程度的优化。

目录

声明

摘要

图目录

表目录

第一章 绪论

1．1 NDN网络

1．1．1 NDN网络概述

1．1．2 NDN转发模型

1．2 研究NDN中缓存管理方法的必要性

1．3 研究内容与主要工作

1．4 论文组织结构

第二章 研究背景

2．1 NDN网络转发机制

2．2 内容网络的缓存管理研究

2．2．1 单节点缓存替换机制

2．2．2 节点间协作缓存管理

2．3 本章小结

第三章 基于邻居协作的缓存管理整体架构设计

3．1 基本架构

3．1．1 基础模块

3．1．2 相关术语和符号

3．2 邻居信息交互

3．3 内容缓存价值计算

3．4 报文处理流程

3．5 本章小结

第四章 基于邻居协作的缓存管理研究

4．1 0／1背包问题与缓存替换问题

4．1．1 NDN网络中的缓存管理问题

4．1．2 0／1背包问题与缓存替换问题的关系

4．1．3 解决0／1背包问题的方法

4．2 缓存替换机制

4．2．1 相关参数的计算

4．2．2 基于蚁群算法的缓存替换机制

4．3 协作缓存管理机制

4．3．1 协作替换参数

4．3．2 协作缓存模块

4．4 本章小结

第五章 实验仿真及性能分析

5．1 实验环境介绍

5．2 实验结果及性能分析

5．2．1 实验性能指标

5．2．2 ACCR的模拟与分析

5．2．3 ACNCM的模拟与分析

5．3 本章总结

第六章 论文总结与未来工作

6．1 论文总结

6．2 未来工作

致谢

硕士期间发表论文

参考文献