【摘要】：伴隨著用戶海量的內容獲取需求,互聯網正從主機驅動的點對點的通信模式逐漸轉變?yōu)榻邮苷唑寗拥膬热莴@取模式。在這種模式下,用戶希望更高效地獲取信息,而不關心信息來源于哪個主機終端。面對這種通信模式的變化,信息中心網絡被提出,這種以信息為中心的新型網絡體系架構摒棄了過去以網絡中間件的形式,而是在網絡體系架構層面,通過基于內容項命名的路由方式和網絡內置緩存技術,為提高用戶層面可感知的高效內容獲取以及整個網絡的資源利用率提供原生支持。然而信息中心網絡內置緩存所呈現出的緩存細粒度化、透明化以及泛在化等特征,在沒有相應優(yōu)化技術與方法的情況下,應對大量需要轉發(fā)的內容時表現出能力相對弱小,并且內容放置缺乏平衡分布等問題。為了解決上述問題,本論文研究信息中心網絡內置緩存塊調度策略,主要在緩存決策策略和緩存替換算法上對信息中心網絡緩存機制的性能進行了優(yōu)化,并使內容放置實現更平衡的分布。在緩存決策策略的優(yōu)化設計方面,首先本論文分析以信息中心網絡默認緩存策略on-path caching為代表的全局性緩存會導致的問題;接著針對其產生的大量無效緩存替換以及內容放置失衡的問題,提出基于內容流行度和節(jié)點中心度匹配的緩存策略。該策略通過對緩存內容和緩存節(jié)點進行多參量評估,選擇性緩存經過的內容,以降低緩存冗余、提高內容分發(fā)沿路節(jié)點的空間使用效率。在緩存替換算法的研究方面,本論文首先分析研究了在信息中心網絡中體現出的與傳統(tǒng)web/流媒體等緩存系統(tǒng)不同的新特征,然后分析了適用于web/流媒體緩存系統(tǒng)的LRU,FIFO等單參量緩存替換算法在移植到信息中心網絡中所導致的緩存污染等問題,提出基于生存時間和緩存大小的信息中心網絡緩存替換算法。該算法結合了信息中心網絡中數據包對生存時間的原生支持以及緩存節(jié)點空間大小,建立效用函數,選取當前節(jié)點最適合替換的內容項進行緩存替換,讓更流行的對象更靠近接近用戶的網絡邊緣緩存節(jié)點,并獲得更持久貯存,以提高緩存系統(tǒng)整體的緩存命中率。最后本論文通過使用加入了外生請求局部性原理后生成的改進模型,提高算法策略驗證的準確性和真實性。結合改進的模型,將緩存決策策略和替換算法運用于搭建的運行CCNx協議的實驗床,經試驗分析發(fā)現,本文提出的緩存決策策略和緩存替換算法實現了對內容更平衡的放置、減少了緩存冗余、同時提高了緩存系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[Abstract]:With the huge demand of users, the Internet is changing from the host-driven point-to-point communication mode to the receptor-driven mode of content acquisition. In this mode, users want to obtain information more efficiently, regardless of which host terminal the information comes from. In the face of the change of communication mode, information center network is proposed. This new network architecture based on information has abandoned the form of network middleware, but at the level of network architecture. By means of content-based routing and network built-in cache technology, native support is provided for improving efficient content acquisition at the user level and resource utilization of the entire network. However, the information center network has the characteristics of fine-grained cache, transparency and ubiquity. Without the corresponding optimization techniques and methods, it has a relatively weak ability to deal with a large number of contents that need to be forwarded. And the content of the lack of balanced distribution and other issues. In order to solve the above problems, this paper studies the scheduling strategy of the built-in cache block in the information center network, and mainly optimizes the performance of the cache mechanism in the information center network based on the cache decision strategy and cache replacement algorithm. And make the content placement to achieve a more balanced distribution. In the aspect of the optimization design of cache decision policy, this paper firstly analyzes the problems caused by global cache, which is represented by default cache policy on-path caching in information center network. Then a cache policy based on the matching of content popularity and node centrality is proposed to solve the problem of a large number of invalid cache replacements and the imbalance of content placement. By evaluating the cache content and the cache nodes, the strategy can selectively cache the content, reduce the cache redundancy and improve the spatial efficiency of the content distribution nodes along the route. In the aspect of cache replacement algorithm, this paper firstly analyzes and studies the new features which are different from the traditional web/ streaming media cache system in the information center network. Then it analyzes the problems of cache pollution caused by LRU,FIFO and other single parameter cache replacement algorithms which are suitable for web/ streaming media cache system when they are transplanted to the information center network. An information center cache replacement algorithm based on lifetime and cache size is proposed. The algorithm combines the native support of data packets in the information center network and the size of the cache node space to establish the utility function and select the most suitable content items for the current node to cache replace. The more popular objects are closer to the user's network edge cache nodes and can be stored more persistently to improve the cache hit ratio of the whole cache system. Finally, an improved model based on the principle of exogenous request locality is used to improve the accuracy and authenticity of the algorithm strategy verification. Combined with the improved model, the cache decision strategy and the replacement algorithm are applied to the experimental bed of running CCNx protocol. Through the experimental analysis, it is found that the cache decision strategy and the cache replacement algorithm proposed in this paper achieve a more balanced placement of the content. It reduces the cache redundancy and improves the stability of the cache system.
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP393.0

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本文編號：2229691