内容中心网络中的缓存技术研究

摘要

内容中心网络（CCN，Content Centric Network）是未来网络架构中的重要研究内容。CCN不同于传统的TCP/IP网络，它以系统中的内容为中心。缓存技术是内容中心网络中的一个关键技术，它对提高用户访问速率、减小网络负载起到了非常重要的作用。因此，制定合理高效的缓存技术是提高CCN性能的重要举措。 本文首先介绍了内容中心网络的研究背景及研究目的，分析了几个重要的以内容为中心的网络架构。其次，对CCN的体系架构、工作机制和关键技术做了详细的阐述。随后，本文介绍了CCN中的性能优化研究，对常见的缓存放置策略和缓存替换策略举例说明。 本文工作及主要贡献包括三个方面： 第一，设计了一种基于内容流行度的缓存放置策略。本文改进了流行度的计算方法，通过历史流行度数据预测未来某时刻的内容流行度，为兴趣包、数据包添加标志位，改进其处理流程，从而使流行度较高的内容处在网络边缘，缩短用户访问时延。 第二，设计了基于马尔科夫链的缓存替换策略。本文首先考虑单缓存节点模型，设计缓存替换规则。然后将单节点模型扩展到多个缓存节点情况，改进缓存替换规则，推导出缓存命中率的闭合表达式。这种缓存替换策略可以使节点的缓存空间得到更高效的利用。 第三，对两种缓存技术进行仿真与分析。仿真结果显示本文设计的缓存策略与其他缓存技术相比，缓存命中率更高，用户请求平均跳数更少。因此，本文设计的缓存策略可以更好地缩短用户平均访问时延，减小源内容服务器负载，改善系统性能。

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专用术语注释表

绪论

内容中心网络与缓存技术概述

基于流行度的缓存放置策略

基于MDP的缓存替换策略

CCN仿真模型的实现与性能评估

总结与展望

参考文献

附录1 程序清单

附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录3 攻读硕士学位期间申请的专利

附录4 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢