CoLoRCache:智慧协同网络中的协作缓存机制

介绍一种有效支持缓存协作的未来网络体系架构:智慧协同网络,然后提出了一种高效的协作缓存机制,称为Co Lo RCache。Co Lo RCache的主要目标是减小缓存冗余和建立缓存共享机制。我们通过仿真结果来验证Co Lo RCache。仿真数据表明,相比较于其他缓存机制,Co Lo RCache能够产生更高的缓存命中率和有着最小的请求命中距离。     

CCN基于内容的缓存策略

内容中心网络（Content Centric Networking,CCN）以内容为中心进行数据通讯,改变了当前互联网host-host通讯模型,并且具有网内缓存功能。为了解决网内数据协同缓存的难题,借鉴通讯模式的改革,建议以内容为中心缓存数据,提出以内容和缓存为中心的网络（Content＆Caching Centric Networking,CCCN）概念。经过大量理论分析和仿真实验,结果表明,在数据缓存和内容转发上CCCN是非常高效和可行的。     

以内容为中心的未来通信网络研究综述

随着当前互联网诸多弊端的暴露,近年来学术界对未来网络展开了广泛深入的研究.其中,建立以内容为中心的网络(content-oriented network,CON)是未来网络研究中较有代表性的研究思路.CON打破了传统的“主机-主机”通信模式,将内容置于首要地位,引起学术界广泛关注.本文将结合目前国际上CON研究的现状,综述CON中的关键技术,介绍CON的研究背景和CON中涉及的命名、路由等关键技术,预测未来CON的研究热点和发展方向.     

基于内容分块流行度分级的信息中心网络缓存策略

信息中心网络(ICN:Information-Centric Networking)域内缓存机制的研究大多假定单个内容的流行度相同,而忽视了同一内容的不同分块具有不同流行度的特性.本文提出了一种基于内容分块流行度以及缓存节点位置的分级缓存策略,通过兴趣包和数据包携带标签的方式实现隐式缓存协作.仿真实验证明相比于其他方案,该方案可以充分利用细粒度的内容分块流行度这一特性,提高缓存路由器缓存命中率,减小用户请求内容时延以及网络流量,进而提升用户对实时业务的服务体验.     

基于内容预期价值的内容中心网络缓存替换策略

缓存替换技术是内容中心网络的研究内容之一。相对于海量的内容数据,缓存空间总是有限的,良好的缓存替换策略可以提高缓存收益。考虑到内容在将来被请求的概率越大,预期访问时间距离当前时刻越近,其留存价值就越大,提出了一种基于内容预期价值的替换策略。该方案通过考虑内容流行度和预期访问时间到当前时刻的时间距离,构建内容预期价值函数,并据此将价值最小的内容替换出去。仿真实验证明,该策略相对于传统的缓存替换策略,可以有效提高缓存命中率、降低请求跳数,提高网络性能。     

内容中心网络缓存隐私保护策略

缓存隐私泄露是内容中心网络中的重要安全威胁之一,攻击者通过探测缓存可以获取合法用户的隐私信息。针对该安全问题,在隐私与非隐私内容区分的基础上,提出一种基于最近访问信息与回退机制的缓存隐私保护策略（CPPS-RVI&ECP）,并与现有典型防御策略-随机k延迟（RFKD）对比,围绕隐私泄露率与网络命中率开展理论性能分析。该策略通过设置隐私标识,实现最近访问者的识别;通过随机缓存位置存入以及移出回退机制,降低了隐私泄露概率,且提升了网络性能。设定实验条件进行数值分析,结果表明,虽然RFKD有理想的隐私保护能力,但是它是以完全牺牲缓存的内容分发能力为代价的,而CPPS-RVI&ECP则通过合理设置回退概率,可以在保持较低隐私泄露率的同时,获得较高的网络命中率。     

内容中心网络中一种基于内容等级及流行度的缓存策略

网内缓存作为内容中心网络(CCN)的核心技术,越来越受到关注。为了提高网络的缓存性能以及用户对数据请求的满意度,该文提出一种基于内容等级及流行度的缓存策略(CLPC)。CLPC策略通过设置不同用户对内容的访问等级以及统计内容的访问频率,决定数据的缓存位置,并且设计了数据替换方法,在一定程度上保证了不同用户对不同数据的最优请求,同时提高了网络的性能。实验证明该策略与CEE+LRU, Prob(0.7)+LRU, Betw+LRU相比,能更好地提高缓存命中率、平均时延及源端命中率等网络缓存性能指标。     

基于内容价值的缓存替换策略

缓存替换机制是内容中心网络的重要研究问题之一,考虑到缓存空间的有限性,合理地对缓存内容进行置换,成为影响网络整体性能的关键因素。因此,设计了一种基于内容价值的缓存替换方案。该方案综合考虑了内容的动态流行度、缓存代价以及最近被请求的时间,构建了更实际的内容价值函数,并依据该内容价值函数,设计了有效的内容存储与置换方案。具体地,当缓存空间不足时,对已有缓存内容按照价值从小到大进行置换。仿真结果表明,相比于传统替换算法 LRU、LFU 和 FIFO,本文提出的方案有效地提升了网络节点的内容缓存命中率,降低了用户获取内容的平均跳数。     

基于节点介数和替换率的内容中心网络网内缓存策略

网内缓存技术是内容中心网络(CCN)的关键技术之一,CCN采用传统的ALWAYS缓存策略,会造成较大冗余。改进的Betw方案仅考虑了节点介数,容易造成高介数节点缓存更替频繁,内容可用性下降。为了解决这个问题,该文提出一种综合使用网络节点介数和节点缓存内容更替速率作为缓存决策度量的新型网内缓存策略BetwRep,通过权衡节点位置重要性和缓存内容时效性实现回传内容的最佳放置。最后,基于ndnSIM平台进行的网络仿真表明,该文提出的BetwRep缓存策略取得了比Betw方案和ALWAYS方案更低的源端请求负载和更少的平均跳数。     

车联网场景下基于内容中心网络的优化缓存策略

车联网中,如何有效选择缓存位置和缓存内容对于提高整体网络性能至关重要。针对上述问题,引入了内容中心网络技术,提出了一种新的优化缓存策略——缓存位置和缓存内容的选择取决于车辆节点值和内容流行度(Vehicle Node Value and Content Popularity,VNVCP)。首先,定义了连通性、中间中心性和特征向量中心性3个车辆节点属性用来评估车辆节点的值,具有不同值的车辆节点缓存具有不同流行度的内容,内容的重要性由其受欢迎程度决定。其次,该策略利用不同类型内容受欢迎程度的差异确保缓存内容分布均匀,同时评估来自多个属性的车辆节点的值以提高车辆节点利用率。仿真结果表明,VNVCP在缓存命中率、平均跳数和传输延迟方面明显优于传统的LCE(Leave Copy Every where)、Prob(0.5)和MPC(Most Popular Content)。     

未来网络体系架构研究综述

现有互联网正面临着前所未有的挑战,包括可扩展性、安全性、管控性、移动性、内容分发能力、绿色节能等一系列问题,难以通过增量式的研究模式彻底解决。在这样的背景下,创新型的未来网络体系架构研究成为当前全球关注的热点领域。通过介绍全球在该领域的研究进展情况,阐述当前该领域主要的研究成果,总结分析该领域的研究发展趋势与核心问题,期望对国内该领域的研究起到参考和帮助。     

CCN中基于替换率的缓存空间动态借调机制

针对内容中心网络(CCN, content centric networking)节点存储资源的有效利用和优化配给问题,在同质化缓存分配的基础上,提出了一种基于替换率的缓存空间动态借调机制。该机制从节点存储空间使用状态的动态差异性出发,首先对于缓存资源借调的合理性给予证明,进而,依据节点对于存储资源的需求程度,动态地执行缓存借调,将相对空闲的存储资源分配给需求程度更大的节点支配,换取过载节点缓存性能的提升。该机制减小了内容请求跳数,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显著下降,提升了存储资源整体利用率,仿真结果验证了其有效性。     

SDN体系结构与未来网络体系结构创新环境

在讨论互联网体系结构的基础上,介绍未来网络体系结构的主要国际学术研究进展.介绍了软件定义网(SDN)的发展现状,讨论SDN的体系结构,提出一种SDN体系结构的抽象模型.最后结合国家“863”计划基金资助项目“未来网络体系结构和创新环境”,介绍一种未来网络体系结构创新环境(FINE)体系结构.     

智慧协同标识网络体系:研究背景、思路与进展

针对现有互联网存在的可扩展性差、安全性不足、移动性支持差、资源利用率低、能耗高等主要问题,北京交通大学下一代互联网互联设备国家工程实验室创建了全新的智慧协同标识网络体系模型与机理,力图从根本上解决现有互联网存在的各种主要问题,在国际上抢占未来信息领域的制高点。简要介绍了该网络体系的研究背景、主要研究思路及当前的进展。     

未来网络的体系结构研究

论述并分析了有关未来网络体系结构的两个重要的技术策略：位置标志与身份标志分离、控制与数据转发分离,叙述了OpenFIow的解决思路,即将控制功能从交换机或路由器中独立出来,指出软件定义网络、网络功能虚拟化是未来网络的研究热点,智能型网络是研究方向.     

命名数据网络体系架构的应用与发展

命名数据网络（Named Data Networking,NDN）是一种以信息为中心的新型网络架构,因采用了独特的内容命名法、缓存机制和智能转发策略而受到广泛关注。首先介绍了NDN的基本原理、关键技术以及研究现状,并与TCP/IP架构对比分析了其性能优势;然后总结了NDN在车载自组织网（Vehicular Ad Hoc Network,VANET）、远程视频会议系统、大数据处理分析中的典型应用及研究现状;最后围绕实际应用指出了该技术的不足,并分析预测了其未来应用趋势。NDN对于解决互联网设计中日益凸显的安全性、移动性、可扩展性等方面的问题具有显著优势。     

智慧协同网络体系基础研究

现有互联网具有\"三重绑定\"特征,即:服务的\"资源和位置绑定\"、网络的\"控制和数据绑定\"及\"身份与位置绑定\".这种网络体系与机制是相对\"静态\"和\"僵化\"的,在此基础上的演进与发展无法从根本上满足信息网络\"高速\"、\"高效\"、\"海量\"、\"泛在\"等通信需求,难以解决网络可扩展性、移动性、安全性等问题,更难以实现网络资源的高效利用、节能等.本文创造性提出了以\"三层\"、\"两域\"为典型特征的智慧协同网络体系结构模型.\"三层\"即:智慧服务层、资源适配层和网络组件层;\"两域\"即实体域和行为域.在\"三层\"、\"两域\"体系模型的基础上,分别建立了智慧服务层、资源适配层和网络组件层的基本理论,以在有效解决网络可扩展性、移动性、安全性等问题的基础上,大幅度提高网络资源利用率,降低网络能耗等,显著提升用户体验.     

未来网络的发展趋势与机遇

目前,未来网络已经在全球范围内获得了产业界与学术界的广泛关注,未来网络将与实体经济结合,有十分巨大的市场前景。从未来网络内涵、技术进展与发展趋势以及我国的相关发展建议三个方面对未来网络进行了分析与阐述。针对未来网络领域的发展,应从网络体系结构以及网络操作系统等领域进行重点攻关突破,力争主导设计面向2030的网络架构,提升我国在网络操作系统领域的国际话语权和规则制定权,打造自主可控的未来网络产业生态链,并推动相关核心技术在工业互联网、物联网、陆海空天一体化等场景进行示范与应用,服务国家重大战略方向。