命名数据网络中的二分缓存方案

为了解决命名数据网络(Named Data Networking,NDN)中存在的数据冗余,缓存数据内容多样性差以及数据内容请求时延高的问题,提出了一种二分缓存方案.该方案将首次请求的数据内容缓存在中心路由器中,将再次被请求的相同数据内容缓存在内容请求者的邻接路由器中,过滤了请求热度不高的数据内容,增加了数据内容被就近请求的概率,降低了数据内容的请求时延.同时该方案将被替换的数据包缓存至上游路由器,使路由器中重复的数据内容逐渐推向内容生产者,减少了数据冗余的同时增加了路由器缓存的数据内容的多样性.仿真结果显示该算法能降低数据内容的平均请求时延,减少服务器负载,有效提升缓存命中率.

命名数据网络中基于分级的数据缓存方法

针对NDN固有数据缓存机制存在数据内容多样性低、频繁替换等问题,提出了一种数据分级缓存方法.该方法将传输路径上的路由器进行等级划分,根据数据内容热度,将其缓存在相应等级的路由器中,以减少用户获取数据内容的时间.实验结果表明:该方法能够有效提高缓存命中率,减少平均路由跳数,降低平均请求时延.

命名数据网络中基于重构完全随机森林的兴趣包泛洪攻击检测方法

Interest泛洪攻击被认为是命名数据网络面临的最大威胁之一.现有的IFA检测方法主要基于PIT过期率,Interest包满足率或Interest包的名称分布,目前所提出的方法容易受到流量波动问题的影响,不能迅速、准确地区分攻击与流量波动.针对这一问题提出了一种基于RecForest的IFA检测方法,该方法收集PIT内的Interest包信息进行重构,限制恶意Interest包的转发来缓解IFA的影响.仿真结果表明:该方法可以降低因流量波动引起的误判问题,并有效地检测IFA.

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。

基于命名数据网络的车联网信息转发策略

针对在车联网中由于节点高移动性导致的网络拓扑动态变化问题和传统网络潜在的广播风暴问题,提出一种基于网络拓扑预测的车联网信息转发策略。首先根据车联网中节点性能、车辆运行状态属性、运动轨迹、链路属性等,采用动态网络拓扑演化算法进行拓扑预测,构建当前网络拓扑;再使用最短路径算法构建多源信息转发表,根据信息转发表进行信息转发;最后在转发表失效的情况下,根据节点和链路属性选择最佳邻居节点转发数据,同时,进一步完善基于拓扑预测的内容转发;最后仿真结果表明,与其他转发策略相比,本文所提出的转发策略能有效减少内容获取时延,提高请求命中率。

命名数据网络中基于局部请求相似性的协作缓存路由机制

该文针对命名数据网络(Named Data Networking,NDN)应答内容的高效缓存和利用问题,依据内容请求分布的局域相似特征,提出一种协作缓存路由机制。缓存决策时,将垂直请求路径上的冗余消除和水平局域范围内的内容放置进行有效结合。垂直方向上,提出基于最大内容活跃因子的路径缓存策略,确定沿途转发对应的最大热点请求区域;水平方向上,采用一致性Hash协同缓存思想,实现应答内容的局域定向存储。路由查找时,将局域节点缓存引入到路由转发决策中,依据内容活跃等级动态执行局域缓存查找,增大内容请求就近响应概率。该机制减小了内容请求时延和缓存冗余,提高了缓存命中率,以少量额外的代价换取了内容请求开销的大幅下降,仿真结果验证了其有效性。

命名数据网中基于流行度的网内缓存替换策略

针对命名数据网络中如何高效地对节点内的数据进行替换的问题,对节点内已经缓存的数据块,根据被请求的频率、请求时间间隔,准确判断数据块在当前时间的流行度,提出了一种基于流行度的替换策略Po-Rep。从命中节点返回的数据决定要存储在相应节点时,把节点内流行度低的数据进行剔除替换。该策略使节点的内容保持最大价值,满足后续的用户请求。仿真结果表明,该策略有效提高了网内节点存储的命中率,降低了服务器的负载,提高了网络的整体性能。

基于命名数据网络的区块链信息传输机制

近年来关于区块链的研究得到极大关注,然而基于TCP/IP的通信对这种大量数据内容广播模式的支撑并不充分。基于命名数据网络,设计全新的支持区块链推送服务的节点模型和特殊的读写表过程,提出完善的信息传输机制,通过请求聚合和数据缓存减少网内冗余流量并加速通信传输。同时给出基于本架构的虚拟货币应用实例,并通过仿真验证本方案性能的优势,进一步展望未来相关的研究方向。

命名数据网络中一种基于节点分类的数据存储策略

缓存是命名数据网络(named data networking,NDN)有别于传统网络最突出的特性之一,NDN中默认所有节点都具有缓存所有经过数据的功能.这种"处处缓存"策略导致网内大量冗余数据的产生,使网内缓存被严重浪费.针对上述问题,首次提出了一种基于节点分类(based on node classification,BNC)的数据存储策略.基于节点位置的不同,将数据返回客户端所经过的节点分为"边缘"类节点与"核心"类节点.当数据经过"核心"类节点时,通过权衡该类节点的位置与数据在不同节点的流行度分布,将数据存储在对其他节点最有利的节点中;当数据经过"边缘"类节点时,通过该数据流行度来选择最有利于客户端的位置.仿真结果表明,提出的策略将有效提高数据命中率,减少数据请求时延和距离.

基于拓扑的命名数据网络缓存优化策略

针对命名数据网络(NDN)存储空间的有效利用和应答内容的高效缓存问题,该文建立了模型并基于拓扑信息采用贪心算法求解,执行过程中考虑兴趣热度对其优化,从而有效缩短网络整体的缓存命中距离。该文基于ndnsim及一些真实拓扑数据完成了仿真实验,并对提出的算法与传统的prob算法,默认的沿途全部缓存(CEE)算法及基于度的差异缓存算法(HSS)做出了对比及分析,验证了算法的有效性。

命名数据网络中基于内容请求相关性的协作缓存算法

针对命名数据网络(Named Data Networking,NDN)存储空间的有效利用和应答内容的高效缓存问题,该文采用"差异化缓存"的方式,提出一种依据内容请求序列相关性的协作缓存算法。在内容请求中,预先发送对于后续相关数据单元的并行预测请求,增大内容请求的就近响应概率;缓存决策时,提出联合空间存储位置与缓存驻留时间的2维差异化缓存策略。根据内容活跃度的变化趋势,空间维度上逐跳推进内容存储位置,时间维度上动态调整内容缓存时间,以渐进式的方式将真正流行的请求内容推送至网络边缘存储。该算法减小了内容请求时延和缓存冗余,提高了缓存命中率,仿真结果验证了其有效性。

命名数据网络中基于数据请求代价与流行度的动态替换策略

针对怎样高效地对命名数据网络(NDN)缓存中的数据进行替换的问题,提出了一种综合考虑数据流行度与数据请求代价的数据替换策略。该策略根据数据的请求时间间隔动态地分配数据流行度因子与数据请求代价因子的比重,使节点缓存高流行度与高请求代价的数据。当用户下次请求数据时能够从本节点获取,降低数据请求的响应时间并减少链路拥塞。仿真结果表明,本策略能够有效提高网内存储命中率,降低用户获取数据的时间以及缩短用户获取数据的距离。

基于博弈论的命名数据网络拥塞控制策略

为解决命名数据网络中的拥塞控制问题,提出一种博弈拥塞控制算法。将路由器为数据流分配带宽问题构建成单主多从的Stackelberg博弈模型,建立路由器和数据流的效用函数,证明数据流非合作动态博弈纳什均衡解的存在性,运用分布式迭代方法,获得数据流最优带宽需求量和路由器最优价格策略,通过数据包将数据流最优带宽需求量对应的速率反馈给下游路由器和请求端。基于ndnSIM平台对该算法与ICP(interest control protocol)和HR-ICP(hop-by-hop and receiver-driven interest control protocol)算法进行仿真试验,结果表明该算法能有效提升瓶颈链路利用率并保证较低的丢包率。

命名数据网络中基于包标记的Interest泛洪攻击缓解研究

命名数据网络因其关注请求对象本身而非地址并具有网间缓存等特点,得到了学术界的肯定.但在Interest泛洪攻击中,攻击者恶意占用PIT表等资源,导致其拒绝对合法用户服务,从而使网络遭受严重危害.针对基于熵的Interest泛洪攻击防御方案在定位攻击源、网络开销方面存在的不足,提出了一种基于包标记的缓解方法.该方法通过让Interest包携带边缘路由器信息,在检测到攻击并找出恶意前缀后对攻击源进行定位,然后向下游路由器发送溯源数据包,从而对攻击者采取限制措施.仿真结果表明:该方法可以更加精确地定位攻击源并有效地降低网络中的开销.

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。

命名数据网络中带宽时延感知的拥塞控制机制

作为一种新型网络架构,命名数据网络(NDN)采用内容中心和无连接传输模式。NDN是内容请求者驱动,如果其所需内容较大,内容提供者将内容分片,并装入多个数据包返回。此时或者内容请求者持续发送等量兴趣包才能获取完整内容,传输延时过高;或者内容提供者一次性将数据包全部返回,易造成丢包。因此,NDN不适用于AR/VR等大数据量且延迟敏感型应用。首先基于One-Interest-Multiple-Data传输模式,提出应用于内容提供者的瓶颈链路带宽时延感知的拥塞控制机制,内容提供者通过兴趣包收集的路径瓶颈带宽和时延信息计算拥塞窗口和数据发送速率,从而合理地发送数据包,内容请求者再据此继续发送兴趣包,最终以较短延时获取大数据量内容。并进一步提出缓存标记方法,通过标记路径中中间节点的缓存信息,使得各节点缓存内容可以有序传输,充分地利用了节点缓存,减少传输所需时间。最后,基于ndnSIM的实验结果表明,与传统和改进的拥塞控制机制相比,提出的机制在拥塞窗口、队列长度和数据传输速率等方面取得更好的性能,能够以更短的时间完成大数据量内容传输。而且在网络中存在丢包和中间节点存在缓存内容时,提出的机制均达到了更好的性能优势。

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。

命名数据网络中基于信息熵的Interest洪泛攻击检测与防御

在命名数据网络中,兴趣包洪泛攻击通过向网络发送大量恶意interest包来消耗网络资源,从而对NDN造成较大危害.针对目前所提出的IFA攻击检测与防御方法存在攻击模式单一、在应对复杂攻击模式时效果不明显等局限,提出一种基于信息熵的改进方法(EIM),该方法通过与NDN路由器相连的用户的信誉值和信息熵相结合来限制攻击者发送的恶意interest包,很好地解决了现有方法在应对复杂的攻击模式时的局限性.仿真结果表明EIM较信息熵方法能够更有效地缓解IFA.

命名数据网络内容分发机制研究与探讨

未来互联网体系架构研究是科技发展的重大战略需求,命名数据网络(NDN)作为目前最为活跃的前沿建议方案,得到了国内外研究学者的重点关注。NDN体系架构颠覆了当前互联网的基础,仍有很多问题亟待解决。NDN内容分发机制是推动NDN实际发展的关键,但仍有很多研究问题尚未解决。重点介绍了NDN在内容分发方面的概念和模型;分析了NDN内容分发机制在转发策略、冗余控制、拥塞控制和访问控制4个方向面临的问题和当前国内外的研究进展,并针对上述问题提出思考。

命名数据网络中基于Hash映射的命名检索

命名数据网络(NDN)是一种以内容为中心的新型网络架构,可有效提高网络资源的共享利用率。但与传统的IPv4、IPv6相比,NDN命名的长度更长且具有可变性,因此实现NDN中命名的快速检索对提高网络性能具有重要作用。为此,提出一种基于Hash映射的分治命名检索方法,将命名分解为组件并进行CRC32映射后分别存储在相应的Hash表中,对Hash表中的数据进行快速排序后使用二分查找定位Hash值,并利用排序后Hash表的递增数据结构进行Hash冲突的快速检测,通过对Hash值添加标志位的方法解决冲突问题。实验结果表明,相比建立命名前缀树的检索方法,该分治命名检索方法可将NDN命名的存储空间压缩近65%,并且大幅提升了检索速度。