NDN网络中缓存策略的研究

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NDN是一个以内容为中心的网络,其设计之初是解决网络现有IP网络在应用层和网络层关注点不匹配的问题。现在的应用层大多关注的是内容本身,而网络层关注的是内容在哪里。NDN的出现解决了这种不匹配,其将网络层关注点变为内容,使网络层和应用层关注点统一为内容本身,避免了应用程序需要一个中间件来解决关注点不匹配的问题,提高了网络配置和传输效率。在NDN中,一个重要特点是利用网络内缓存技术来提高网络的性能。每一个节点都能够缓存经过数据包,当再次有相同的数据请求时,可以直接从节点缓存中返回。目前的NDN中采用LCE作为其默认的缓存策略,所有路由节点都会存储经过它的所有数据包。当缓存空间满时,就替换最近没有被命中的数据包。LCE缓存策略在网络上造成了大量的数据冗余,降低了整个网络缓存数据的能力,进而影响到网络系统整体性能。本文提出了一种改进NDN缓存策略的方法。该方法针对LCE缓存策略在全网的冗余度较高以及核心节点命中率较低的问题,在缓存策略的决策依据上进行改进,设计了一种基于数据包跳数的缓存策略:Path-LCE缓存策略。该策略结合了 LCE策略和路径协同策略的各自的优点来对内容进行缓存。在核心路由节点使用路径协同策略高效利用节点缓存空间,在边缘路由节点使用LCE策略提高内容传播速度。使得默认的NDN网络在减少了网络内容冗余的同时提高了核心节点缓存命中率,优化了 NDN网络缓存功能。本文在NFD上实现了 Path-LCE缓存策略,并使用ndnSIM进行缓存策略模拟仿真和VMware ESXi上进行部署试验。结果表明,本文提出的Path-LCE缓存策略较LCE缓存策略可以有效的提高核心节点的缓存命中率和降低内容的冗余,并且可以很好的应用到真实NDN环境中,为NDN缓存策略的进一步的研究和部署提供了有效支撑。
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