面向ICN的灵活开放转发系统研究

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信息中心网络(ICN)作为一种新型网络架构被提出,旨在解决目前端到端网络的弊端。ICN的提出推翻了现有的网络架构。由于其革新性,现有网络转发设备无法支持ICN实验平台的部署,研究人员需要自主开发转发设备并部署实验平台。在ICN快速发展的阶段中,专有的转发设备需随着ICN协议演进、路由算法更新而重开发。因此,研究人员需要耗费大量时间在开发转发设备和部署实验平台上,导致ICN的研究进度缓慢、ICN的实际部署变得遥不可及。针对这一问题,本文展开了面向ICN的灵活开放转发系统的研究。首先,本文结合SDN提出了支持ICN的SDN南向协议。该南向协议以Openflow协议为基础,结合ICN的特点制定。通过在南向协议中增加ICN协议管理、路由管理和内容管理南向消息,为ICN转发设备提供了开放的管理接口。与现有SDN与ICN融合方案中生硬地集成式融合不同,该南向协议能更充分发挥SDN和ICN两者的优势。然后,基于扩展后的南向协议,本文提出了面向ICN的灵活开放转发系统。该转发系统由南向处理模块和通用转发处理模块组成。南向处理模块根据扩展后的南向协议设计,其通过解析各种南向消息为通用转发处理模块提供必要的协议、路由等信息。区别于传统转发设备,通用转发处理模块与协议解绑,其根据南向处理模块提供的信息实现数据报文的处理。此外,通用转发处理模块内增加了内容缓存与分发、路径记录与删除等特殊的处理动作,充分满足ICN的特性。南向处理模块和通用转发处理模块相辅相成,协同实现灵活开放的ICN转发系统。最后,本文基于软件交换机OVS实现了该转发系统并通过实验验证了其可用性和高效性。性能测试结果显示该转发系统的性能优于BMv2以及NFD。组网实验表明,通过该通用转发系统可部署通用的ICN实验平台,有效解决上述ICN面临的问题。通过开放的管理接口,研究人员能够灵活地管理该转发系统所支持的协议、路由算法和内容缓存策略,这基本满足ICN协议研究、路由算法研究和内容缓存研究的需求,能够避免研究过程中耗时的设备开发。研究人员能够通过该转发系统简单快速部署符合条件的实验平台,有效地加快ICN研究的进度。
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