POF-ICN网络中的混合路由机制研究

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因特网的核心功能正逐渐从过去主机互联转变为内容分发方面,由于传统网络对于网络规模膨胀和内容特别是多媒体内容分发有着许多难以解决的限制和桎梏,许多研究人员根据当前网络发展的新需求研究和探索下一代网络架构,其中的研究热点之一就是倡导以信息或内容分发作为网络核心功能的信息中心网络ICN。软件定义网络SDN技术基于网络控制面和数据面分离的原则,使用控制器的集中式视角对域内交换机进行统一管理,可以有效简化网络部署、灵活网络配置方面;而华为提出的协议无感知转发协议POF则在此前的SDN南向接口标准OpenFlow协议基础之上,能够不被传统协议拘束而设计新的网络架构,比如为信息中心网络定义全新的网络协议和包格式等,对于网络研究具有重要意义。信息中心网络的研究重点围绕在其命名、路由、缓存等方面,其中路由可扩展性是信息中心网络能否适用未来网络需求的重要问题,此前很多基于SDN技术实现的ICN网络架构中,多采用基于动态流表的下发、删除来为数据流设定路由路径,然而这种办法引入了不小的处理时延,增加控制器负担和节点内存消耗。本文借鉴了源路由在简化网络状态、提高节点转发效率的优势,并基于对网络对象的新命名方案,提出适用于POF环境的ICN网络的可扩展源路由策略:针对域内和跨域不同场景下的对路由效率和扩展性的性能要求,利用端口栈的策略为域内进行严格路径规划、利用域名匹配静态流表的策略进行域间路由控制。信息中心网络中路由结合缓存的设计对于提升内容分发效率、改善用户体验有很大影响,在可扩展源路由中规划的是从请求源到内容源的最短路径,缓存操作发生在该条路径中,而无法感知附近缓存以及减少缓存冗余等问题。因而本文提出一种针对缓存可感知路由策略,利用哈希分布的办法减少位于网络汇聚层/核心层缓存空间的缓存冗余度、提高该缓存空间利用效率,基于节点协作缓存在节约网络带宽、用户请求时延方面的效益进行缓存决策。最后通过实验证明,可扩展源路由能够能提升系统在控制面和数据面中的路由性能,提升系统的可扩展性。补充了缓存路由策略后的混合路由策略,能够有效减少路由在带宽和时延方面的代价、提高缓存空间利用效率和缓存命中率,改善内容分发效率。
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