内容中心网络的高效传输机制研究

Compared with IP network, content-centric network has the merits of scalability and security. It can efficiently distribute content and it is very promising future network architecture. Currently, the research about content centric network is in its early stage and its transmission performance needs to be improved. The project improves the performance from the following three research aspects. The lossless compression scheme of the content name in a whole autonomous system is researched to overcome the low transmission efficiency and lookup speed that result from the long name. On the premise of keeping the long prefix lookup, the compression scheme can improve the transmission efficiency and lookup speed. Based on the analysis of the existing forwarding strategy, mu1ti-traffic transmission scheme is researched for content centric network to efficiently transport multi-traffic on the basis of meeting their quality of service. Aiming at the lack of caching optimization model for content centric network, the project will propose an optimization model based on distributing cache of the hot content and a multi-router collaborating cache scheme based on the analysis of the existing cache scheme. And the high utilization of cache can improve the throughput of content-centric network and reduce the transmission delay. The research of the project will improve the transmission performance of content-centric network and lay the theoretical foundation for large-scale deploying and application of content-centric network.

与IP网络相比，内容中心网络具有良好的可扩展性、安全性、动态性等优点，能高效分发内容，是非常有前景的未来网络体系结构。目前内容中心网络研究还处于初期，其传输性能还需提高。针对这点，本项目拟从三个方面来提高其传输能力：针对内容名字过长带来的传输效率过低及查找速度慢，研究整个自治域内内容名字的无损压缩方案，以在保证最长前缀匹配路由查找的基础上，提高数据的传输效率及名字的查找速度；在分析已有转发策略的基础上，研究多业务传输机制，让内容中心网络在满足多种业务的服务质量要求下高效传输这些业务；针对现有内容中心网络的网内缓存机制缺乏优化模型，本项目将在分析现有的缓存机制基础上，提出基于热点内容的分布式数据缓存最优化模型及多路由器协作的缓存机制，以通过缓存的高效利用来提高内容中心网络的吞吐量及降低传输时延。本项目的研究将提高内容中心网络的传输性能，为内容中心网络的大规模部署和应用奠定理论基础。

与当前以TCP/IP为核心的互联网相比，内容中心网络(CCN)具有良好的可扩展性、安全性等优点，是一种很有前景的未来网络体系结构。本项目以提高CCN网络的传输性能为中心开展研究。设计了一种自治域内名字压缩编码方案，在满足FIB的最长前缀匹配查找的条件下，提高了传输效率，降低了名字查找的成本；利用了名字分段的统计特性和布隆过滤器，提出了两种名字快速查找机制，提高了查找速度和更新速度。对热点内容在CCN节点缓存的分布进行了建模，提出了一种基于流行度和跳数节省的缓存策略、一种降低自治域内内容传输代价的缓存策略、一种基于流行度的邻居协作缓存策略、一种基于内容等级和流行度的缓存策略、一种基于节点分类的数据存储策略等多种缓存策略。这些策略主要通过在CCN节点中高效缓存热点内容并充分利用这些热点内容，以提高CCN节点CS的利用率，降低数据的传输代价和传输时延，提高网络总的传输性能。提出了一种基于数据请求代价与流行度的动态替换策略、一种基于数据请求等级与请求频率的数据缓存替换方法、一种基于传输代价的数据替换策略。这些数据替换策略能有效地提高网内缓存的命中率，降低用户获取数据的时间。提出了一种优化LT码信息包度分布的不等差错保护方法、一种基于QC-LDPC和区块循环移位分解的纠删码构造方法，设计了LT码的标记重传译码算法。这些策略和算法，有效对数据包进行了保护，克服链路或网络节点拥塞带来的丢包，提高数据传输的可靠性。提出了一种基于Pull-Push混合请求方式下的双级别流行度的视频数据缓存机制和一种命名数据网络中视频数据的丢包恢复机制。这些机制提高了CCN传输视频数据的网络性能。项目还提出几种路由机制，来提高业务的传输质量和CCN的传输性能。本项目的研究成果提高了CCN网络的传输能力，为CCN网络的大规模应用奠定一些基础。