内容中心网络中基于内容流行度和节点属性的协作缓存策略

网络内置缓存是内容中心网络中的一项重要特性,而现有的缓存策略会使网络中的缓存分布不均,缓存的效率还有较大的提升空间。为了使被缓存的内容对象在空间和时间上分布更合理,提出了一种基于内容流行度和节点属性的协作缓存策略,通过内容的实时流行度和多项节点属性对缓存内容及缓存位置进行选择,能够降低网络冗余,减少内容替换,实现更均匀的内容分布。仿真结果表明,所提缓存策略与其他几种典型的缓存策略相比,可以有效地提高缓存命中率、降低网络负载和总体缓存替换数量。     

软件定义下的CCN缓存算法研究

为了解决内容中心网络（CCN）中存在的缓存问题,在内容中心网络和软件定义网络（SDN）的融合架构下,充分利用控制层全局感知和集中控制的优势,提出了一种软件定义下的CCN缓存决策方法。考虑了中介中心度、内容流行度、节点边缘度和缓存节点存储容量的有限性,引入了控制节点和通信节点的概念,通过控制器缓存决策,使得请求内容在不同的节点进行合理缓存。同时,根据控制节点距离缓存节点和服务器的跳数,找到返回用户请求的最短路径,采用ndnSIM进行仿真实验。结果表明,相比ALWAYS,LCD两种传统缓存决策策略,该方案可以明显提高缓存命中率,降低路径延展率和缓存替换数,达到了提高CCN缓存效率的目的,有利于内容中心网络及未来网络的发展。     

社团感知的ICN缓存策略

为了使以信息为中心的网络缓存内容在空间和时间上分布更合理,提出一种社团感知的缓存策略(SCCNC);以社团为单位,社团重要度高的节点缓存原始块,其他节点缓存编码块,在不增加缓存空间的条件下,提高缓存命中率和缓存多样性。研究结果表明:SCCNC策略与其他3种策略相比,能更好地提升包括缓存命中率和传输流量等缓存性能。     

基于区域集中存储的CCN路由策略

针对在内容中心网络(content-centric networking, CCN)中如何结合缓存资源提高路由效率,优化网络性能的问题,提出一种轻量级的基于区域集中存储的路由策略(regional centralized storage routing strategy, RCSRS)。提出区域集中存储思想,以节点度中心性、紧密中心性、介数中心性和凝聚度为指标,选取区域中心度最高的节点作为核心节点集中缓存内容资源,剩余普通节点仅负责路由转发;并设计基于集中存储的路由机制,路由时快速引导兴趣包至区域核心节点以查找内容。仿真结果表明,与传统路由策略相比,该方案在较低网络开销下,平均命中率、平均请求时延和平均跳数减少率方面有明显提升。     

命名数据网络中基于数据请求节点的就近缓存算法

为提高命名数据网络(named data networking,NDN)中数据存储节点的缓存效率和存储空间利用率,根据就近缓存思想,提出一种在数据请求节点中根据特定内容兴趣而区分缓存的数据缓存算法.该算法结合缓存节点地理位置差异性和缓存数据内容热度差异性,将热度高的数据内容优先缓存在数据请求节点周围,并根据数据被请求的频次动态设置缓存时间,使热度高的数据内容尽可能长时间地缓存在存储节点中,增大了数据就近响应概率;且节点中被替换的数据内容没有直接删除,而是向上转发并指示上游节点缓存,增加了缓存数据内容的多样性.仿真结果表明,所提算法能有效提高数据搜索命中率,降低网络请求时延以及路由传输跳数.     

消息替换风险动态感知的缓存管理策略

针对机会网络中缓存资源利用效率低的问题,提出一种消息替换风险动态感知的缓存管理策略,该策略综合考虑多维网络状态参数,其中包括消息的已生存时间、跳数、副本数及区域概率,以分布式的方式估计给定消息的投递状态,并采用K 均值聚类法动态地评估给定消息的替换风险,进而为不同投递状态的消息合理地预留资源。仿真结果表明,提出的缓存策略与其他缓存策略法相比,能够有效提高消息投递率,并改善网络负载率。     

一种基于区域划分和内容流行度的NDN缓存策略

针对命名网络中路由器缓存能力有限的问题,提出了一种基于区域划分和内容流行度的NDN缓存策略(CCNCP).该策略根据拓扑结构划分区域,并综合衡量节点重要性选出局部中心节点和全局中心节点;引入分类的内容流行度,合理地将不同流行度的内容缓存在不同重要度的节点.首先采用经典的GN算法进行社区划分.定义了度中心性、紧密中心性、介数中心性等中心性度量指标.然后建立了系统模型,给出了缓存策略.最后对Zachary空手道俱乐部网络的社团结构进行改编,并引入真实拓扑GARR,使用Icarus模拟器进行仿真试验.结果表明：CCNCP在2个不同网络结构中表现得最好;当参数S等于0.25时,CCNCP和第2好缓存策略ProbCache的缓存命中率、延迟、路径拉伸比分别为30.9%和26.8%、52.9和56.2 ms、0.584和0.617,前者比后者分别提高4.1%、降低5.9%、降低5.3%,可见CCNCP在3个指标上与现有的典型策略相比都具有显著优势.     

内容中心网络中传输开销最小的协作缓存策略

针对现有缓存策略主要从用户角度对网络性能(缓存命中率、内容获取时延等)进行优化,而没有考虑网络为用户提供服务时的传输开销优化问题,提出了一种最小化内容中心网络中传输开销的协作缓存机制。首先,给出了内容中心网络中内容缓存价值的计算方法,并利用内容缓存价值来衡量缓存为网络传输开销带来的影响;然后,在此基础上给出了最小化内容中心网络传输开销的缓存决策策略及缓存替换策略;最后,利用ndnSIM对所提缓存策略进行仿真。仿真结果表明,与现有缓存机制相比,所提策略能够有效减少网络传输开销。     

基于内容流行度的移动CCN缓存策略研究

近年来,为了适应互联网应用由发送者驱动的端到端通信模式向接收者驱动的海量内容获取模式的转变,并从网络体系架构层面提供对可扩展和高效内容获取的原生支持,研究界近年来提出以内容为中心的新型网络(content-centric networking,CCN)体系架构,它能够高效地支持未来互联网上的内容分发.随着移动用户数量的不断增加,未来移动用户也将访问CCN网络,针对内容中心网络中的用户移动性问题,提出了一种基于内容流行度的移动性缓存策略.该策略考虑用户移动性,利用半马尔科夫模型对用户移动性进行建模,同时采用多元线性回归模型对内客流行度进行预测,结合用户移动性与原有内容流行度提出一种移动性缓存策略.仿真实验表明,移动性的加入会对内容的流行度产生较大的影响,该策略能有效地提升缓存命中率.     

一种自适应的流媒体服务器缓存调度算法

在分析现有的流媒体缓存技术优缺点的基础上,提出一种采用间隔缓存的自适应混合型间隔缓存算法(adaptive hybrid interval cache,AHIC).该策略充分考虑用户行为模式和影片冷热度对缓存策略性能的影响,采取分段缓存和间隔缓存相结合的方式,通过周期性地统计影片的流行度和用户访问行为,实现了缓存的接纳和替换.仿真实验表明,与传统的间隔缓存策略相比,AHIC策略能够有效的提高缓存的字节命中率.     

带有相遇概率估计的机会网络缓存替换策略

机会网络中节点缓存资源受限,为提高节点缓存利用率,提出一种带有相遇概率估计的缓存替换(CREPE)策略.综合考虑节点的活跃度及有效相遇指数,以分布式的方式估计节点间的相遇概率,并感知给定消息在网络中的扩散程度,动态估计消息的重要程度,以确定消息的替换优先级.结果表明,所提出的缓存替换策略能够有效提高节点缓存利用率,改善网络的投递率、时延与负载性能.     

基于协作区域的内容中心网络缓存策略

针对现有网络缓存策略所存在的缓存负载分布不均衡、缓存冗余大、网络资源利用率低等问题,提出了一种基于协作区域的内容中心网络缓存策略.该策略利用协作区域中的节点来辅助中心节点进行分组缓存,以实现负载均衡.仿真结果表明,与LCE策略和Betw策略相比,该策略能够有效地提高缓存命中率和资源利用率,并改善负载均衡性.     

内容中心网络中一种基于内容扩散的主动缓存机制

借鉴分子扩散的思想,提出一种基于内容扩散的主动缓存机制(Content Diffusion Based Proactive Caching,CDBPC).该机制引入缓存内容浓度的概念来描述不同内容在不同区域内的需求程度,然后根据节点间的缓存内容浓度关系来驱动内容副本在网络中的主动推进和迁移,并结合内容的流行度等因素实现了缓存内容的概率性放置,从而达到内容缓存的快速部署和推进,提高为用户提供就近响应概率的目的.仿真结果表明,该机制能有效地降低系统的平均接入代价并提高缓存命中率.     

Path-LCE:基于LCE和路径协同的NDN缓存策略

提出了一种内容缓存策略Path-LCE策略,结合传统NDN网络中的LCE缓存策略和路径协同策略两种策略来进行文件内容的缓存.在核心路由节点使用中采用路径协同策略来降低内容冗余,提高缓存空间的利用率;在边缘路由节点使用LCE策略,尽快使内容得到命中.使用ndnSIM的模拟数据显示,在一个混合的网络拓扑中的测试Path-LCE策略、策略较传统的LCE策略在核心路由器命中率上有较大提高,能够较好地利用核心路由缓存能力;同时,由于LCE策略的引入,其较路径协同策略在命中率上也有一定提升.     

内容中心网络中基于缓存压力的选择性缓存机制

内置缓存机制是内容中心网络(Content Centric Networking,CCN)研究的关键问题之一.现有的CCN缓存机制在缓存节点的选择时往往缺乏对节点缓存状态和负载情况等动态信息的综合考虑,因此无法准确反映节点间的缓存状态差异,进而影响了缓存决策的合理性.提出了一种基于缓存压力的选择性缓存机制(Cache Pressure Based Selective Caching,CPBSC).该机制利用节点的缓存占用率和缓存替换率评估节点的缓存压力,并结合内容的流行度实现缓存节点的合理选择.同时,根据内容的请求率和兴趣分组的剩余生存时间评估不同内容的缓存价值,以此实现缓存内容的合理替换.仿真结果表明,CPBSC有效地优化了缓存资源利用率,并显著提高了系统的整体缓存性能.     

基于分段流行度分布建模的代理缓存空间优化方法

缓存空间大小和命中率是影响代理缓存服务器建设成本和服务质量的重要因素,但两者相互制约,在代理缓存服务器设计时需要折衷考虑。根据均匀分段后的流媒体片段流行度分布,建立代理服务器缓存空间与命中率之间的关系模型,提出了一种基于均匀分段流行度分布建模的代理缓存空间优化方法,能在定价值函数的情况下计算出的最优代理缓存空间大小。实验结果表明,当给定的价值函数中缓存空间大小和命中率的权重相等时,按所提方法优化设计代理缓存空间存储占比比经验设定缓存存储占比为100%、75%、50%、25%和0%时的价值平均提高24%。     

基于缓存开销的信息中心网络缓存协作策略

网络化缓存策略影响ICN网络的传输性能,考虑到缓存执行时的开销不仅包含访问缓存节点时的路径代价,还应包含替换旧信息的替换代价,因此提出一种基于路径访问代价和节点替换代价的缓存协作策略(path and node cost based cooperative caching strategy, 简称PNC3S).该策略对两种代价进行整体考虑,将代价总量作为是否进行信息与节点匹配缓存的依据,对提出的策略模型进行优化分析,将最优解作为缓存部署方案.实验结果表明,与CEE,LCD策略相比,PNC3S可以改善网络的信息缓存率、服务器的负载率、网络链路平均利用率,以及访问跳数减少率.     

一种基于协同信任的普适网络节点缓存替换策略研究

在以人为载体的普适网络中,大量各种不同类型数据随着节点移动而传播.节点实体面临如何缓存最新或最有价值的数据问题,设计相应的缓存数据替换算法是一个重要的研究领域.提出了一种利用协同信任关系来设计的缓存替换策略：CTRP.该策略基于特定数据项与特定节点的相关联系紧密度来判别确定缓存区内要替换的缓存数据,并通过节点信任度与目标地址匹配概率来对相关度进行判定;在此基础上结合数据项的有效性指标来设计缓存数据替换标准.仿真实验结果表明CTRP能够有效提高数据的缓存命中率,降低数据的远程访问延迟.     

一种信息中心网络内置缓存空间大小的设计策略

节点缓存空间大小的设计是信息中心网络(ICN)中缓存策略研究的核心问题之一,并且缓存空间大小设计策略的优劣直接制约信息中心网络缓存策略的有效实施。基于Internet网络的社团特性,应用节点社团重要度,提出了一种设计ICN节点缓存空间大小的策略(简称NIC策略),并与先前基于度中心设计缓存空间大小的DC策略进行了比较。仿真实验结果显示,与DC策略相比,NIC策略能更好地提升网络缓存空间的利用率和网络的传输性能。     

基于文件相关性的云存储缓存策略

分析云存储数据访问的长尾现象,设计一种基于文件相关性的缓存策略MSU(mostsimilarunit).该策略通过判断文件之间的相关性完成大容量缓存中的文件预取与替换.首先,MSU选择文件的多个访问特征作为计算余弦距离值的输入,从而得到文件相关性的度量.然后,MSU将缓存中的文件作为替换待选集合,将一段时间内从缓存中替换出来的文件作为预取待选集合.当出现文件不命中时,从替换待选集合中取得缺失文件的k-非近邻作为替换文件,从预取待选集合中取得缺失文件的1-近邻作为预取文件.仿真实验表明MSU在命中率和字节命中率方面优于LRU(最近最少使用策略)、ARC(自适应替换策略)和GDS(多参数贪心策略)算法.