信息中心网络路由聚合机制研究

With the development of cloud computing and Internet of things, the TCP/IP architecture is faced with severe challenges in scalability, mobility, security and controllability, which makes it necessary to research the new architecture for the Internet. Information-centric networking (ICN) directly uses the information names to transmit data packets, and becomes the main idea in the research area of future Internet architecture. Considering the complexity and diversity of information names, the routing based on information names needs huge storage to record routing information, and thus has low routing lookup and update efficiency. This project researches the routing aggregation mechanism with the objective to decrease the storage，improve routing lookup and update efficiency by means of aggregating multiple routing entries that have the common prefex. The project plans to obtain the following results: (1) Propose the postfix identifying method based on chars order gradient sequence patterns(COGP); (2) Propose the postfix compressed expression and verifying method based on polynomial coding with integral coefficient; (3) Design the concurrent routing aggregation and update method based on conflicting domain. The research results have the important reference value for the development of routing technology for information-centric networking.

随着云计算和物联网的发展，现行互联网采用的TCP/IP体系结构在可扩展性、动态性和安全可控性等方面面临严峻考验，迫切需要研究新型的互联网体系结构。信息中心网络直接根据信息名字进行数据传输，已经成为未来互联网体系结构研究的主要方向。由于信息名字的复杂性和多样性，基于信息名字的路由机制存在路由信息存储空间大、路由查找和路由更新效率低等问题。本项目研究信息中心网络路由聚合机制，其目的是将具有公共名字前缀的路由表项进行聚合，以降低路由信息存储开销、提升路由查找和更新效率。通过本项目的研究：（1）提出基于名字段顺序梯度的名字后缀标识方法；（2）提出基于多项式编码的后缀压缩表示及归属验证方法；（3）设计基于冲突域的并发路由聚合与更新机制。研究成果对于推动信息中心网络路由技术的发展具有重要参考价值。

层次化名字聚合问题是未来互联网研究面临的重要问题之一。基于层次化名字的传输过程能够有效地解决现有IP网络传输地址不足等问题，然而在未来互联网中，命名空间是无限的，当网络规模较大时，会给网络的可拓展性和伸缩性带来严重的影响。本项目通过研究分析和实验发现，在基于层次化名字的数据路由和传输过程中，层次化名字聚合可以有效缓解基于层次化名字的处理复杂性，进而能够解决名字信息存储空间大、路由查找效率低和安全可靠性不易保障等问题。本项目研究层次化名字聚合机制，其核心思想是通过将有公共名字前缀的路由信息进行聚合，来降低路由信息存储开销、提升路由查找效率。针对层次化名字聚合的应用场景，展开了以下四个方面的工作：（1）针对未来互联网中名字存储空间较大，路由查找效率低等问题，提出了基于布隆过滤器的层次化名字路由聚合机制，能够高效准确地完成路由聚合工作，有效减小了路由规模，路由查找时间缩短75%，并且路由查找假阳性率始终保持在5%左右；（2）提出了可靠的网内缓存名字访问方案，基于机密性增强的网络编码，在保护网内缓存内容安全的同时，实现高效的缓存内容访问，同其它安全访问机制相比传输效率提升了60%左右；（3）提出了安全的层次化名字传输机制，根据节点可信度建立传输路径，以较高的准确度实现了对恶意节点的检测，保障了内容的安全传输，同时恶意节点检测误判率保持在4%以下；（4）提出了面向层次化名字传输的异常检测机制，能够同时捕捉到异常和正常流量特征，准确发现异常流量，为基于层次化名字的内容传输提供保障。基于项目研究成果，在IEEE Transactions on Communications、WWW Journal、Computer Communications、IEEE Transactions on Services Computing、软件学报、计算机学报等期刊和AAAI、IEEE ICC、IEEE GLOBECOM等学术会议，发表学术论文19篇；申请国家发明专利1项。本项目将为在未来互联网中实现安全可靠的层次化聚合服务提供重要的理论和技术支持。