【摘要】：隨著網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展,尤其是手機、可穿戴式設(shè)備等智能終端的迅速普及,用戶對網(wǎng)絡(luò)提出越來越高的要求�，F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)面臨著諸多的挑戰(zhàn),例如網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容急劇增長,信息安全日益突出等,為此有研究者提出下一代網(wǎng)絡(luò)以適應(yīng)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。以信息為中心的網(wǎng)絡(luò)(Information Centric Networking,ICN)是下一代網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)之一,提出以內(nèi)容為中心的路由與轉(zhuǎn)發(fā)機制。然而,ICN架構(gòu)還處于成長的初期,其資源的協(xié)同和優(yōu)化問題仍待深入研究。與傳統(tǒng)的基于端到端傳輸模式不同,ICN使用基于內(nèi)容名的傳輸模式。內(nèi)容名是內(nèi)容的標(biāo)識符,用戶通過發(fā)送攜帶內(nèi)容名的請求獲取所需的內(nèi)容,網(wǎng)絡(luò)中的中間節(jié)點根據(jù)內(nèi)容名查找與轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。ICN提出的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)緩存(In-network Caching)使得路由器能夠緩存網(wǎng)絡(luò)中的內(nèi)容,并且ICN支持基于名字的動態(tài)轉(zhuǎn)發(fā),除此之外,ICN還支持內(nèi)容簽名、有狀態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)(Stateful Forwarding)等功能。從網(wǎng)絡(luò)資源的角度來看,信息中心網(wǎng)絡(luò)的新特征提供了豐富網(wǎng)絡(luò)功能,但也影響了擁塞控制算法的設(shè)計。傳統(tǒng)擁塞控制方法不適用于動態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)緩存,基于顯式擁塞控制的方法因難以維護端到端的狀態(tài)信息,基于逐跳(Hop-by-Hop)擁塞控制需要路由器保存過多的轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。從計算資源的角度來看,SCN(Service Centric Networking)和NFN(Named Function Networking)是兩個有代表性的基于ICN的可提供分布式計算的網(wǎng)絡(luò)模型。SCN是一種更加通用的以服務(wù)為中心的網(wǎng)絡(luò),提出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能夠動態(tài)地存儲在多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點并被調(diào)用,NFN認(rèn)為名字可以由λ-表達(dá)式組成,ICN路由器能夠計算λ-表達(dá)式,但是他們沒有考慮占用計算資源對轉(zhuǎn)發(fā)功能的影響。為了充分利用ICN的網(wǎng)絡(luò)資源和計算資源,在本文中,我們針對上述限制網(wǎng)絡(luò)資源和計算資源協(xié)同的局限性問題,提出了基于網(wǎng)關(guān)感知的擁塞控制機制和基于ICN的分布式計算任務(wù)調(diào)度機制。首先,我們研究了基于網(wǎng)關(guān)感知的擁塞控制模型,提出了基于最大化網(wǎng)關(guān)收益的擁塞控制方法,以及基于服務(wù)價格的多路轉(zhuǎn)發(fā)策略。網(wǎng)關(guān)布置在網(wǎng)絡(luò)的邊緣并連接相鄰的子網(wǎng),轉(zhuǎn)發(fā)跨域數(shù)據(jù),能有效地感知網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載和擁塞程度。在本文中,我們認(rèn)為網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)是一種向用戶提供的付費服務(wù),用戶是對價格敏感的、理性的。網(wǎng)關(guān)為最大化自己的收益,基于網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度向用戶收取合理的費用,當(dāng)擁塞程度過高時,網(wǎng)關(guān)提高服務(wù)價格使用戶降低請求速率,路由器根據(jù)價格降低轉(zhuǎn)發(fā)端口的權(quán)重,實現(xiàn)動態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)。其次,我們研究了基于信息中心網(wǎng)絡(luò)的分布式計算任務(wù)調(diào)度問題。與集中式計算相比,分布式計算將計算任務(wù)分解為多個小任務(wù),然后分配給多臺服務(wù)器處理,降低對硬件設(shè)備的要求和計算時間,提高計算效率。但是這種計算方式需要考慮重復(fù)子任務(wù)以及計算結(jié)果的存儲,此外,網(wǎng)絡(luò)傳輸時間也是影響效率的重要因素。在本文中,我們研究了基于ICN主機分發(fā)和ICN路由器執(zhí)行計算任務(wù)的可能性,利用ICN的緩存能力存儲計算任務(wù)代碼和結(jié)果,利用動態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)機制實現(xiàn)任務(wù)分配,減少重復(fù)計算次數(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸時間。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP393.0

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本文編號：2560215