A Dataflow-Oriented Programming Interface for Named Data Networking

Inheriting from a data-driven communication pattern other than a location-driven pattern, named data net- working （NDN） offers better support to network-layer dataflow. However, the application developers have to handle complex tasks, such as data segmentation, packet verification, and flow control, due to the lack of proper transport-layer protocols over the network layer. In this study, we design a dataflow-oriented programming interface to provide transport strategies for NDN, which greatly improves the efficiency in developing applications. This interface presents two application data unit; （ADU） retrieval strategies according to different data publishing patterns, in which it adopts an adaptive ADU pipelining algorithm to control the dataflow based on the current network status and data generation rate. The interface also offers network measurement strategies to monitor an abundance of critical metrics infuencing the application performance. We verify the functionality and performance of our interface by implementing a video streaming application spanning 11 time zones over the worldwide NDN testbed. Our experiments show that the interface can efficiently support developing high-performance and dataflow-driven NDN applications.

面向命名数据网络的轻量级路由协议

命名数据网络(NDN)是一种以信息为中心的新型网络架构方案。为了获取网络全局路由信息,典型NDN路由协议基于数据同步协议实现全局路由更新。然而,这类同步协议工作于应用层,在动态网络环境中,存在网络信息更新代价高、网络动态变化感知能力差等问题。针对这些问题,设计并实现了一种轻量级命名绑定网络层路由协议(NBRP)。该方法将路由节点名称与其发布内容名称进行绑定,使得路由节点可以定向进行路由更新信息的请求,不需额外同步协议即可完成轻量级路由信息交换。为进一步减少路由更新的传输代价,设计了一种可复用的路由信息包命名格式和路由信息增量传输机制。同时,为测试方案的有效性,在Linux内核中实现了相应功能模块并进行测试。实验结果显示,在动态网络环境下,相比于传统NDN链路状态路由协议,提出的方法能够降低72%的路由更新同步代价,且链路状态感知与响应速度提高近一倍。

基于SDN与NDN的卫星网络多约束路由算法

针对NDN卫星网络内容传输时延高、丢包率高且请求命中率低的问题,提出了一种基于SDN与NDN的卫星网络多约束路由算法,并命名为SNMcRA。基于SDN的集中控制与全局视图,通过建立多约束路由模型,将链路多约束信息与蚁群算法相结合以求解满足时延、带宽、丢包率多约束的代价最小路径,由节点在包转发的过程中动态完成转发表FIB和待定请求表PIT的构建。实验结果表明,该算法与DSP算法相比时延降低了35%,带宽利用率提升了29%,丢包率降低了17%,并且在请求命中率方面也具有显著优势。

NDN中内容源移动的路由更新优化方法

命名数据网络(named data networking,NDN)中,命名链路状态路由协议(named-data link state routing protocol,NLSR)并非针对移动场景所设计,特别是对移动设备作为内容源的支持上存在FIB更新严重滞后、请求响应延时过大、内容响应率过低等问题。提出了一种针对内容源移动问题的NLSR优化方法(optimized NLSR for source mobility,NLSR-SM)。该方法采用内容源提前报告移动信息,网络中转节点提前更新FIB的策略,实现对内容源移动性的更好支持。通过在ndn SIM上实现NLSR-SM的原型系统,在不同实验场景下对NLSR-SM进行实验并与NLSR进行对比。实验结果表明,NLSR-SM可以降低请求响应的往返延时,提高内容响应率。对于移动直播的场景,NLSR-SM能够提高单次请求的内容响应率。NLSR-SM机制可以有效应对内容源在NDN中移动服务的问题。

NDN中路由机制研究综述

命名数据网络(NDN)是未来互联网研究中一个具有代表性的结构。着重介绍NDN中一些路由策略,其中涉及NDN的基本结构及转发机制、现有路由策略的发展及优缺点,最后提出了路由机制方面进一步的研究方向。

边缘网络环境中的NDN转发策略研究

将命名数据网络(NDN)应用到边缘网络环境是当前的研究趋势之一,但NDN本身的洪泛机制存在缺陷,且传输过程中的数据包丢弃等问题始终没有得到完善的解决。基于上述问题,文中提出了一种边缘网络环境中基于SDN的NDN转发策略。该策略通过将控制平面与数据转发平面相解耦,解决了传统NDN中可能出现的转发表更新延迟等问题,同时为数据包转发过程中遇到的链路中断等问题提供了解决方案。该转发策略经实验证明具有可行性,且相较于其他的NDN转发策略而言在丢包率方面有所改善。此外文中针对边缘网络环境提出了一种新的路由算法,将遗传算法与变邻域搜索算法相结合,综合考虑了网络路径时延以及能耗等多种因素,并仿真验证了该算法较其他传统算法更具优势。

命名数据网络中的邻居缓存路由策略

命名数据网络(named data network,NDN)是一种以数据为中心的新型网络体系结构。现有NDN网络路由策略未能充分利用路由结点缓存导致转发效率不高。为了在路由决策中充分利用NDN网络中的缓存,提出了一种邻居缓存路由(neighbor cache explore routing,NCE)策略,将路由结点缓存因素引入到路由决策中,并设计了相应的报文格式及路由选择算法。模拟实验结果表明,邻居缓存路由策略在减少网络冗余流量的同时提高了整体网络的性能,验证了NCE策略在NDN网络中的有效性。

面向车载自组织网络路由的轨迹预测算法

在车载自组织网络(vehicular ad hoc network,VANET)(也称车联网)中,基于地理位置的路由协议能够较好地适应网络拓扑的动态性变化和链路质量的不稳定性.由于位置信息需要在邻居节点间采用信标分组进行交互,信标分组间隔内的转发决策可能因车辆节点位置的移动而不准确,需要进行位置预测来修正车辆节点的位置.已有的位置预测算法存在普适性差或预测误差大的问题.针对上述问题,提出了一种新的预测算法,首次通过测量得到车辆加速度服从正态分布的结论,利用线性回归进行预测,并采用反馈机制进行结果修正.利用真实车辆轨迹进行测试,新的预测算法的预测精度大为提高.然后,提出了一种新的基于位置的即时路由协议.在该协议中,发送节点利用邻居节点位置和目的节点位置计算出转发下一跳.将新的位置预测算法加入到即时路由协议中,实时预测和更新车辆的位置.利用SUMO软件生成了基于真实地图道路轨迹的车辆运动模型,结合NS3网络仿真平台进行了仿真实验.实验结果表明:采用新的预测算法后,相比传统的GPSR协议和不带预测的即时路由协议,新方法的收包率提高、延迟下降,并且协议开销显著降低.

基于命名数据网络的车载自组织网络数据分发机制

车载自组织网络(VANET)是一个高度动态的通信网络,设计稳定的数据分发机制是一个很大的挑战。将关注数据内容的命名数据网络(NDN)应用于车载自组织网络中,能有效缓解网络拓扑频繁变化所带来的问题。首先,优化命名数据网络的消息类型和数据结构;然后,结合车载自组织网络的特性,提出根据路段建立路由的方式,减少数据分发的开销。仿真实验结果表明,所提出的基于命名数据网络的车载自组织网络数据分发机制与应用于车载自组织网络数据分发的传统命名数据网络算法对比,数据转发平均命中率(AHR)提高大约53个百分点,平均转发次数减少大约0.4。因此提出的基于命名数据网络的车联网数据分发机制,采用新的路由方式,能够提高数据分发效率。

基于蚁群优化的命名数据网络QoS路由研究

针对命名数据网络(NDN)具有多样的路由转发策略,但都未能实现NDN的服务质量(QoS)保障能力,利用蚁群优化算法(ACO)设计相应的QoS路由机制(ACO_QoS)能够保障NDN的服务质量.实验结果表明:ACO_QoS能够在满足QoS的前提下找到一条花费最小的路由.

基于城市车载自组织网络中传输质量的自适应地理路由协议

车载自组织网络(VANET)一直以来受到越来越多的关注。然而,VANET的固有特性,如节点的高移动性、频繁变化的拓扑,在复杂的城市环境中为设计高效的路由协议提出了许多挑战。提出基于城市车辆网络(AGQOT)传输质量的自适应地理路由协议,作为道路路段的选择指导,一种称为传输质量(QOT)的度量被设计用来测量每个路段的性能,将路由连通性与分组传送率(PDR)相结合。在这种度量的帮助下,道路段可以逐个动态地选择,以构成最佳路由路径,避免局部最大和数据拥塞问题。提出一种改进的贪婪转发策略,使数据包沿着选定的路段转发,保证数据包传输的快速可靠。仿真结果表明,提出的协议可以提高网络在分组传输率和端到端延迟方面的性能。

信任评价的低能耗安全GEAR路由协议的研究

针对GEAR路由协议所面临的安全威胁和节点能量有限的不足,利用信任评价机制和数据融合技术对其进行改进,提出了一种新的协议T-GEAR(Trust-GEAR,T-GEAR)。该协议通过为节点增加信任度参数,使节点在选择下一跳节点时考虑了其信任值,降低了下一跳节点是攻击节点的可能性。此外,该协议还对目标区域内的信息传递进行了数据融合,在一定程度上降低了网络的能耗。实验仿真结果表明,与GEAR协议相比,T-GEAR协议延长了网络的生命周期,具有较高的包传输率和较低的丢包率,提高了网络的安全性。

命名数据网络分级命名路由仿真实验研究

利用仿真工具Mini-CCNx,设计并实现了命名数据网络(NDN)中基于分级命名机制的路由仿真实验,通过设置不同的名字前缀来测试Interest包的响应情况,实验结果显示了NDN中基于分级命名机制的Interest包在路由和转发上的特点及优势.

基于副本通告的内容中心网络快捷路由机制

内容中心网络是一种新的网络体系结构,采用以名字为标识的内容路由。然而,基本的内容中心网络路由机制仅对服务器的内容建立路由表项,缺少到达节点上缓存的内容副本路由,导致节点缓存资源利用率低,产生较大的内容访问时延。针对该问题,通过将节点缓存的副本向其他节点进行通告,提出一种快捷路由机制,使得节点能够感知邻居节点的内容副本,从而选择最优内容源以获取内容。仿真结果表明,相比不考虑节点副本路由的机制,快捷路由机制可明显减少用户请求的平均时延,在节点缓存容量为60个内容对象时,减少了43%的服务器负载。