面向DTN感染路由协议的缓存管理算法

延迟容忍网络(DTN)是一种面向移动与极端网络环境的特殊无线自组织网络。相对于传统网络,DTN中节点需要长时间存储/携带消息,进而实现消息的转发,从而使得节点缓存成为影响网络路由性能的重要因素。为优化Epidemic路由协议中缓存管理机制,避免由活跃消息丢弃所引起的路由效率降低的情况,提出了一种基于消息生存属性的缓存管理 (MPBBM)算法。该算法通过综合分析消息转发次数与生存时间等因素对消息传递的影响,制定了优化的缓存替换策略,使得缓存替换过程中有限保留新产生的消息、丢弃即将失效的消息。仿真结果表明,相比于其他缓存管理算法,MPBBM算法能够有效地提升消息交付率,并显著地降低投递时延与网络开销。     

移动容迟网络中基于改进随机路点模型的移动连接路由

在移动容迟网络中,考虑到稀疏网络节点混存长时间被无效消息占用情况,将移动连接路由算法与倒数计时器和快速缓存释放策略相结合,提出了加速缓存释放的移动连接路由算法,并研究了节点移动速率、通信距离、节点数量、消息有效时间、场景尺寸等对算法性能的影响。结果表明:该路由算法在保证传输可靠性的前提下能够提高网络的传输效率。     

一种结合传染路由的缓存调度算法

延迟容忍网络是一种链路频繁断裂的无线网络,主要采用“存储-携带-转发”的方式来转发数据分组,不同于传统网络的“存储-转发”方式．然而在这种网络中,由于节点之间的接触时间周期较短,并且节点的缓存空间有限,在不考虑有效的缓存调度策略时,很容易造成网络中传输数据分组丢失．针对网络的这些特点,结合传染路由提出了一种基于当前节点的邻居节点与分组的目的节点之间的接触频率的按序转发数据缓存调度算法,并通过NS-2仿真工具进行性能评估．仿真结果表明,在网络资源有限的情况下,此算法能较好地提高数据分组交付率,降低传输时延,减少网络开销,使网络性能得到了较好改善．     

基于高效缓存管理机制的可靠消息传输机会网络路由算法

针对基于社区的机会网络路由算法存在的消息无序发送和过期消息管理效率不高等难题,提出一种基于高效缓存管理机制的可靠消息传输机会网络路由算法RMTEB(Reliable Message Transmission Routing Algorithm for Opportunistic Networks Based on Efficient Buffer Management Mechanism)。引入Spray and Wait机制,设计消息传输策略,对消息发送顺序、缓存清除机制以及消息转发机制进行优化,以确保携带消息节点在有限通信时间内向邻居节点转发更多的消息,节点相遇后,判断缓存中过期消息的目标节点是否为当前邻居节点,是则将消息发送给对方,否则删除;通过调整发送给目标节点为邻居节点的消息顺序,优先发送生存期剩余时间小的消息,显著提高消息传输效率,降低传输时延。仿真结果表明,RMTEB算法在传输成功率、平均端到端时延、路由开销比率和平均存储时间等方面均优于经典的Prophet routing算法及其改进算法Social Groups Based Routing(SGBR)。     

基于相关性概率的信息中心网络协作缓存策略

信息中心网络(ICN)的节点缓存功能有助于海量内容的高效分发,缓解链路拥塞并减少流量冗余. 传统的缓存策略不利于提高全网缓存的内容多样性和缓存节点的平均命中率,现有研究能在一定程度上解决这些问题,实现了公平的内容流复用,但没有充分考虑节点之间的协作,导致节点缓存的利用率不均. 为了解决上述问题,从当前节点缓存状态对其他节点的影响入手,提出一种基于相关性概率的ICN协作缓存策略,根据路径及相邻节点信息做出本节点的缓存判断,从而有效控制缓存冗余. 仿真结果表明,该方法可以减轻服务器负载,丰富全网内容多样性,有利于提高交错复杂网络节点的命中率和利用率,减少请求跳数.     

一种基于二分图的移动网络预缓存机制

为了解决移动网络中高效部署缓存的问题,提出了一种基于二分图的内容预缓存机制,在选择内容预缓存的节点时,不仅要考虑该节点上的内容热度,还要考虑该节点与其他节点之间的链路状态,用以选择对内容热度最高、网络状态最好的节点来预缓存内容,从而提高内容分发效率.仿真结果表明,该方法可以有效地提升缓存空间的利用效率,降低内容传输时延,增强用户体验.     

内容中心网络中基于分布式协作的缓存策略

提出了一种应用于内容中心网络的缓存策略,对高热度内容进行分布式缓存,允许缓存节点之间协作,保证热度高的内容在缓存中生存更长的时间,并在内容请求过程中利用跟踪节点实现缓存内容的定位,允许内容请求用户从网络中参与协作的缓存节点获取被请求内容的不同部分,达到分布式缓存协作的目的,提高网络中缓存资源的利用率,降低内容请求用户获取内容的时间. 仿真结果表明,该策略能有效减少网络的平均时延.     

一种用于内容中心网络的缓存随机放置策略

以内容为中心的网络是一种新型网络架构,它打破了传统的“主机-主机”通信模式,将内容本身作为网络的核心．以内容为中心的网络通过分布式的缓存机制对内容业务提供有效支持,缓存的放置策略也成为研究的热点．首先提出一种分布式的缓存随机放置策略,基于节点与内容源之间的跳数随机选择缓存放置节点,实现节点缓存的负载均衡;然后在该策略下推导缓存命中率与内容热度分布、请求到达率、缓存大小的关系．数值计算及仿真结果表明,该策略可以提高缓存命中率,与以内容为中心的网络传统策略相比,获取内容所需的平均跳数可减少5.59％～6.86％．     

Ad hoc无线网中DSR协议缓存优化的研究

DSR协议是一种性能优越的按需路由协议，但是因为节点的移动和连接的破坏使得其缓存中的路由信息容易失效，目前主要的解决方法是：对一个连接或者一条路由设置生存期，通过时间限制机制来解决路由失效问题，但是这种方法还存在问题：生存期不能精确反应网络的拓扑变化．因此引进一种新的方法：通过自适应缓存更新算法来主动传播破坏连接信息到所有保存了该破坏连接的节点中，主动更新缓存．仿真结果表明：自适应缓存更新算法能够快速适应网络拓扑结构的变化，在数据包传输率，传输时延及路由开销方面均优于基于路径缓存和连接缓存的DSR协议．     

信息中心网络支持用户自产生业务的联合缓存路由策略

针对用户自产生业务内容小,数量多的特点,设计了基于渐进式概率缓存和导向性副本通告的捷径路由联合策略JCRP。沿途节点以概率的方式执行缓存决策,随着数据包的下行传输,缓存概率不断减小,越靠近数据源侧的节点,存储应答内容的概率越大;并将网络节点按照兴趣请求相似度聚类为若干社区,在社区内部实现缓存副本内容的导向性通告,并建立到达缓存副本的捷径路由。仿真实验表明,JCRP算法缩短了内容请求的平均响应时延,减少了服务器响应率,有效降低了缓存副本通告的流量开销。     

机会网络中基于元胞学习自动机的拥塞控制策略

对于机会网络中的多副本报文转发机制下由于节点缓存溢出而产生的拥塞现象,已有的控制策略仅考虑报文或者当前节点自身的信息,没有利用邻居节点之间的关系以及邻居节点上报文的存储情况来提高网络中报文的投递成功率。提出了一种基于元胞学习自动机的拥塞控制策略,主要是以局部环境中报文的特性来近似整个网络中报文的特性,根据报文所在节点的局部环境中周围邻居节点对该报文的持有情况,结合学习自动机的算法对报文的丢弃概率进行自动学习及更新。在报文复制时考虑对端节点的缓存熵信息,通过合理的报文的丢弃和复制,提高节点上缓存报文的信息量。实验仿真结果表明,该策略有效的降低了网络负载率和报文的投递延时,并提高了报文的投递率。     

基于用户行为的流媒体分段缓存算法

对网络中流媒体对象的用户访问行为进行了建模分析,根据相对流行度对缓存中的对象进行排序,同时结合指数分段算法,提出了基于相对流行度的流媒体分段缓存算法(RP-S),并使用真实日志记录进行仿真.仿真实验结果表明,与传统流媒体缓存算法相比,该算法具有较高的字节命中率,同时在一定程度上减少了网络延迟.     

一种编码感知路由低时延数据传输算法

当前的编码感知路由算法在数据包编码时采用基于机会的网络编码策略,不会推迟数据包的转发来等待未来的编码机会,这样会降低网络编码对时延的贡献.为克服以上问题,提出了一种基于缓存管理的编码感知路由低时延数据传输算法.在编码节点,该算法采用基于队列长度的数据包决策策略来替代现有编码感知路由算法中的基于机会的网络编码策略.该算法在数据传输阶段之前引入了网络时延训练阶段,使编码节点获得了基于队列长度策略的最优阈值.仿真结果表明,在网络拥塞的情况下,此算法比传统的基于机会的网络编码策略具有更低的数据包传递时延和数据包丢失率,并且具有更高的吞吐量.     

面向新生内容需求的缓存放置与替换联合算法

在内容中心网络中,全局缓存放置算法无法对新生内容实时缓存放置进行优化,对此,提出一种缓存放置与替换的联合优化算法,可减小缓存节点业务负载和用户内容获取的时延.定义了整网缓存收益函数,构建了最大化整网缓存收益的最优化问题,以实现新生内容的缓存放置与已存内容的缓存替换.为了求解所提的优化问题,将所提优化问题分解为缓存放置子问题和缓存替换子问题,提出了一种全局缓存放置优化问题的次优解,缓存放置算法的性能下限为（1-1/e）倍的最优解.在缓存放置之后考虑多点协同的缓存替换算法,最小化由于缓存替换产生的缓存损失,最后通过迭代实现缓存放置与替换的联合优化.仿真结果表明,所提联合优化算法可以提升整网缓存收益,在缓存节点负载、内容获取平均跳数和全网缓存命中率方面均优于传统方法.     

基于焦点分段的流媒体代理缓存策略

在已有前缀缓存和分段缓存算法研究的基础上,提出了基于焦点分段的流媒体代理缓存策略。该策略考虑到不同流媒体对象在流行性方面的差异和同一对象不同段落上访问频率的差异,以段落的流行度作为空间调度的依据,融合了部分前缀缓存的方法,避免了自适应滞后分段缓存算法在延时启动率方面的不足。实验结果表明:基于焦点分段的缓存策略在字节命中率、延时启动率等方面都取得了较好的效果,缓存空间的利用率和节省网络带宽的能力都有所提高。     

移动Ad Hoc网络自相似业务排队性能分析

对实际网络业务大量的测量表明,网络中的业务量存在着自相似特性,移动Ad Hoc网络中的业务同样具有该特性.目前对于移动Ad Hoc网络方面的研究只限于实测和简单的定性分析.采用更接近实际情况的队列长度有限G/D/1排队模型对移动Ad Hoc网络性能进行了分析和仿真,结果表明自相似业务导致排队性能变差,缓存匮乏,时延和分组丢失概率恶化.为此提出了基于网络规划模型的适用于自相似业务的路由算法.该算法利用多路径备份路由,当链路失效时可以迅速地寻找到新的替代路由,减小缓存中排队时延和丢包率,并对网络的发射功率进行优化提高信道空间的复用度.仿真结果表明,该算法可以改善分组丢失概率,提高网络吞吐量,降低时延.     

AACP：可靠多播网络中的自适应主动缓存管理协议

缓存管理是影响可靠多播协议性能的重要因素.在可靠多播领域,现有大多数缓存管理机制的设计目标限于单多播组的网络环境.在缓存资源被多个多播组所共享的Internet环境中采用单组缓存管理方案无法获得预期目标.为了解决该问题,基于主动式网络中路由器能够执行预设计算并缓存数据的特点,提出并实现了一种全新的多播网络缓存管理协议(Adaptive and Active Cache Pool,简称AACP).AACP提出全局动态分配,Borrow-In和Return3种核心策略,首次提出采用全局加权移动平均计算缓存配额,并设计出分级,TTL缓存替换算法.NS2模拟实验的结果数据表明,AACP能为多播网络在恢复延迟,带宽消耗和网络吞吐等方面带来显著的性能提升.这同时也意味着AACP将为对数据完整性和实时性要求极高的多播应用,如金融电子化实时系统和电子白板等,提供高质量的基础支撑.     

容迟网络中基于社会自私性的路由算法

容迟网络中,由于资源受限,节点设备会随着资源的可用状况表现出一定程度的自私性。此外,不同的消息对应着不同的业务类型,为了保证服务质量,需要在路由算法以及缓存管理中考虑消息的优先级。考虑实际容迟网络中的社会自私性与消息优先级两方面的特点,在缓存管理机制设计的基础上,提出了对应的路由算法。基于真实移动轨迹的仿真实验表明,该算法优于现有的路由算法,能够在提高消息交付率的同时保持较低的网络开销。     

基于马尔可夫相遇时间间隔预测的拥塞控制策略

提出的基于马尔可夫相遇时间间隔预测的拥塞控制策略(Congestion control strategy based on Markov meeting time span prediction model,CCSMP,主要是通过规定节点缓存的排队方式和丢弃机制,将预测得到的较早与目的节点相遇的报文排于队首,尽可能丢弃效用值较低的报文,进而解决由于节点缓存有限而带来的拥塞问题。通过在ONE环境下进行仿真,与Drop-Front(DF)和Drop-Oldest(DO)两种拥塞控制策略对比表明:文中提出的拥塞控制策略提高了报文投递率,减小了平均网络时延,并且在一定程度上减少了网络负载比率和丢包率。     

中小规模分布式文件系统集群构架的优化方案

针对分布式文件系统的应用存在处理小文件效率不高的问题,提出一种适用于中小规模分布式文件系统集群的应用架构,将传统分布式文件系统集群中的内网划分为两个子网：对外子网和对内子网,对外子网中传输与外网之间的交互数据,对内子网中传输分布件系统集群的管理数据.每个数据结点同时与对外和对内两个子网连接,并代替名称节点负责与外网直接的数据交流;名称节点本身只与对内子网连接.对外子网与外网之间使用防火墙设备加强安全性,并使用负载均衡设备将来自外网的数据请求合理的分配到每个数据节点上;增加了缓存机制对系统处理小文件操作进行优化,部署实验环境,设计一个测试程序对缓存效率测试,对1000个100KB的文件,通过模拟多线程连续读取大量文件来测试缓存的性能,实验证明系统设计方案可行,增加磁盘缓存有利于提高系统处理小文件的存取效率,系统优化效果显著.