论文摘要
近年来,随着互联网信息服务的飞速发展,内容的分发和订阅逐渐成为网络应用服务的主要组成部分。互联网在其设计之初的目的是完成端到端的通信,然而它在面对当今以内容访问为主要目标的网络应用时存在许多不足之处。因此面向信息(内容)的网络应运而生,对其关键技术的研究也越来越多的受到人们的重视。本文首先对命名数据网络(Named Data Network, NDN)的研究背景进行了阐述,在此基础上,深入分析了NDN的网络架构和关键技术,对其研究现状进行了总结,并在总结的基础上进一步分析了其现有解决方案中存在的问题。随后对NDN的缓存策略进行了深入研究,总结了影响缓存效率的主要因素,以及内容转发方式对缓存协作的影响,并分析了现有的缓存策略中存在的主要问题。针对现有NDN缓存协作策略存在的主要问题,本文提出了一种基于邻居路由节点协作的缓存策略。该策略通过在网络中交互缓存信息,使路由节点可以了解周围邻居路由节点的缓存内容,防止了网络中大量的相邻节点重复缓存相同的内容,使更多的内容缓存到网络中；同时在查找目标内容时,可以探寻周围邻居节点是否缓存了该信息的副本,这样可以通过更少的转发次数获取所需信息。通过使用该策略,可以降低网络中的缓存替换频率,提高全网络的平均缓存命中率,从而降低内容服务器的负载；同时将缓存的内容副本传播到网络边缘,减轻了主干网络的负载,实现全网络的负载均衡。最后,在应用与修改基于NS3仿真环境的ndnSIM工具包的转发策略并加入邻居信息缓存表的基础上,对基于邻居节点协作的缓存策略进行验证评估。结果表明,该算法有助于提高网络中的缓存效率,降低数据分发延迟。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 研究背景1.2 论文的主要工作1.3 论文的组织结构第二章 NDN关键技术概述2.1 NDN项目背景2.2 NDN架构及其关键技术2.2.1 架构设计原则2.2.2 命名数据转发基本流程2.2.3 NDN关键技术2.2.3.1 内容命名2.2.3.2 以数据为中心的安全性保证2.2.3.3 路由和转发2.2.3.4 缓存技术2.2.3.5 待定兴趣表（PIT）2.2.3.6 传输2.3 NDN关键技术存在的主要问题2.4 本章小结第三章 NDN现有缓存策略研究3.1 网络基本缓存策略3.1.1 基于请求间隔的缓存替换策略3.1.2 基于请求次数的缓存替换策略3.1.3 基于用户使用受益的缓存策略3.1.4 总结3.2 NDN缓存协作及影响缓存协作的主要因素3.2.1 缓存能力分布及相关研究工作3.2.2 缓存节点位置分布及相关研究工作3.2.3 链路带宽能力分布及相关研究工作3.3 NDN缓存协作策略中的内容转发方式3.3.1 使用沿路转发方式的缓存协作策略3.3.2 使用非沿路转发方式的缓存协作策略3.4 本章小结第四章 一种基于邻居节点协作的缓存策略4.1 邻居路由协作缓存方法4.1.1 策略的提出4.1.2 策略的主要原理4.1.3 策略的主要工作流程兴趣分组的接收转发流程数据分组的接收转发流程4.2 协作缓存策略的相关设计4.2.1 修改NDN缓存转发结构4.2.2 修改路由转发控制协议4.2.3 NICT更新算法4.3 本章小结第五章 算法的仿真实现和性能分析5.1 仿真工具简介5.1.1 NS3仿真环境5.1.2 ndnSIM工具包5.2 仿真模块的实现与修改5.2.1 设计实现NICT模块5.2.2 修改转发策略（FW）模块控制流程5.3 仿真场景和结果分析5.3.1 仿真拓扑及实验参数5.3.2 性能分析5.4 本章小结第六章 总结与下一步工作缩略语参考文献作者攻读学位期间学术成果致谢
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