POF-ICN网络中的业务分区缓存机制研究

摘要

网络流量的急剧增加使得传统网络架构愈加无法适应。信息中心网络ICN以信息为中心，能够很好的应对这种变化，然而现有的网络基础设施不能直接支持ICN的实施。软件定义网络SDN的出现为部署ICN提供了新的思路。协议无感知转发POF突破了当前SDN依赖于IP协议的限制，能够处理和转发任意自定义网络协议数据包。基于POF技术实现的ICN网络，即POF-ICN，不仅可以在网络底层实现真正的以信息为中心的路由与转发，而且在控制平面更具灵活的可编程能力，可以指定和实施满足不同需求的自定义的管控策略。本文即在POF-ICN网络架构下研究缓存机制。
　　ICN中，缓存变得普遍化。目前有很多关于ICN缓存忽略了网络中的业务类型的多样性和彼此之间的差异性，同一化对待无疑会影响系统缓存性能。因此，需要考虑业务类型的差异，进行缓存机制的研究。
　　本文分析并总结了网络内典型业务类型的特征，并以此为依据划分节点的缓存空间，为不同的业务类型分别划分缓存区域。同时，提出了一个基于分区缓存命中率和利用率的动态调整各分区大小的方法。进一步地，提出了基于概率的选择性缓存决策和差异化的缓存替换方案。前者从整体的缓存效益出发，计算缓存概率时充分考虑了内容的属性与节点的位置，可以帮助节点选择合适的内容进行缓存。后者允许节点对不同的分区使用差异的替换方法，对存在多种业务类型共存的分区进行相对优先级替换，以剔除不合适的内容，保证各业务类型能够合理共享有限的缓存资源。最后，从缓存的可用性出发，扩展了节点的结构，增加缓存索引模块。数据包返回路径上一定范围内的节点添加指向缓存的表项，使得缓存的内容可以被部分节点感知，以便用户能快速地找到内容。
　　实验表明，考虑了业务类型差异的方案在命中率及跳数方面均有所改善。与其他缓存决策和替换策略相比，本文的方案均具有优势，可以提高系统的缓存性能。本文的方案对ICN支持多种业务类型的缓存研究有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究内容

1．4 本文组织结构

第2章 相关技术研究

2．1 POF-ICN网络

2．1．1 信息中心网络

2．1．2 软件定义网络

2．1．3 协议无感知转发

2．1．4 POF-ICN网络

2．2 ICN缓存研究

2．2．1 缓存技术发展

2．2．2 代表性缓存机制

2．3 本章小结

第3章 POF-ICN网络中的业务分区研究

3．1 问题描述

3．2 业务类型

3．2．1 业务类型介绍

3．2．2 业务类型划分

3．3 业务分区方案

3．3．1 系统模型

3．3．2 分区方案

3．4 实验设计与结果分析

3．4．1 实验设置

3．4．2 结果分析

3．5 本章小结

第4章 POF-ICN网络中的缓存管理研究

4．2 基于概率的选择性缓存决策

4．2．1 基于概率的选择性缓存决策设计

4．2．2 方案分析

4．3 差异化缓存替换方案

4．3．1 问题描述

4．3．2 差异化替换方案设计

4．4 缓存感知方案

4．4．1 缓存索引表

4．4．2 结合缓存索引表的包处理

4．5 实验设计与结果分析

4．5．1 实验设置

4．5．2 结果分析

4．6 本章小结

第5章 总结与展望

5．2 未来工作展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果