具有间歇连接性的无线网络数据分发机制研究

摘要

在一些新出现的无线网络中，节点间的连接表现出了不同于以往有线网络的间歇连接特性，这使得这种网络环境中的许多应用面临着与传统网络不同的挑战，研究如何应对这种挑战具有重要的科学和经济意义。数据分发技术是节点间数据共享和传递的主要手段，如何设计适合间歇连接特性网络的数据分发机制对数据的流通和共享具有重要意义。本文分别针对有基础架构的移动计算环境和无基础架构的容迟容断网络中的数据分发机制进行了深入的研究。
　　 在移动计算环境中，由于管理与分发数据的需要出现了移动数据库技术。但由于网络的间歇连接特性，移动主机经常会与数据库服务器端的关联数据发生一致性偏差，而数据同步技术则是消除这种不一致的主要手段。为了提高移动数据库的同步性能，本文提出了基于相关事务结果集的同步粒度，大大减少了同步时的数据传输量。进一步地，提出了一种跨层解决方案，该方案可以根据网络的实际状况来设置每次同步时的数据量，实验表明该方案可以大大降低由于网络断连所造成的同步过程回滚。同时，实验结果进一步表明，本文所提两种方案综合起来可以将移动数据库同步时吞吐量的平均值提高42％。
　　 针对容迟容断网络，本文提出了一种基于内容分类的数据分发算法，该算法根据网络中各类数据的流行度来管理节点的缓存，在缓存不足时，可以保证多数节点的利益。同时，提出了以订阅时间为基础的副本删除算法，进一步照顾了少数节点的利益。理论分析和仿真实验表明，该算法实现了对缓存资源的按需分配，在缓存资源不足时，该算法可以保证较高的投递率和较低的平均延迟和网络开销。另外，针对bundle层分片乱序现象对数据分发造成的不利影响，提出了基于擦除编码的分片方法，进一步提高了数据分发的性能。
　　 在容迟容断网络中，由于不存在中心节点或者中心节点由于网络的频繁断接会变得不可达，本文针对该问题提出了一种完全分布式的安全数据分发机制。该机制采用分布式的基于身份的认证方案，无需中心私钥生成器的存在，并且通过门限机制和分类数据名称到分类密钥的映射，节点只需与任意门限个邻居节点通信即可获得所需分类数据的密钥。分析和仿真实验表明，该机制在保证安全性的前提下，与基于移动密钥服务器的方案相比，其密钥获取成功率最高可提高88.6％，密钥获取延迟最多可降低92.1％，非常适合容迟容断网络。