NDN协议下的网络编码传输性能研究

当前的信息爆炸时代使得海量数据集中出现,数据传输速率呈指数级增长,数据命名网络（named data networking, NDN）中特有的大数据量的计算与存储方式,传统的互联网体系架构已经无法满足大数据量网络的性能需求.本文在NDN网络中引入网络编码技术,拟解决NDN传输协议下的网络传输性能问题,着重探讨了时延以及吞吐量两个网络性能参数.实验结果表明网络编码机制下能够实现多播路由无法达到的吞吐量,而且将多播路由下的网络时延减小了将近50%,改进网络性能,节省了网络传输资源,满足当前处理大数据业务的要求.      

命名数据网络中VIP转发方案的性能优化

命名数据网络(named data networking,NDN)是信息中心网络(information centric network,ICN)的一个典型实例,是未来网络一种可能的架构.为优化NDN的转发性能,要求转发平面能根据不同的网络环境自适应地调整转发策略、选出最优的转发接口.“虚拟兴趣分组”(virtual interest packet,VIP)架构是一种基于NDN的联合动态转发与缓存的网络架构,通过VIP架构对转发方案进行了性能优化.VIP架构的转发方案使用了背压算法,该算法在网络处于轻负载状态时时延较大,为此引入偏差函数进行优化.为检测优化效果,对原始VIP架构和优化后的VIP架构的转发性能进行了仿真实验对比.实验结果显示,优化后的转发方案相比原方案在转发时延上有一定降低.且由于偏差函数的引入不会增加原转发方案的时间复杂度,因此提出的方法可以优化VIP转发方案的性能.     

命名数据网络中的一种双模式转发模型

命名数据网络(named data networking,NDN)是为了解决当前IP网络中因存在大量重复冗余传输所造成的流量爆炸问题而提出的一种新型网络架构.NDN的网内缓存机制极大地提升了网络资源的利用效率,对于传统的端到端业务来说却略显支持性不足.针对于这一问题,提出了一种NDN网络中的双模式转发模型.该模型对内容分发类业务采用传统的NDN转发机制进行转发处理;对端到端业务,采用定长的标签交换代替变长的名字查找来加速转发,并且不再进行缓存操作.基于ndnSIM的仿真结果表明,相较于传统NDN的单一转发机制,使用该转发模型后有效地节省了内容缓存的空间,同时端到端业务的响应时间减小了约37％.     

基于NDN架构的车联网内容检索协议

在已有的基于NDN架构的车联网（vehicular named data networking，VNDN）内容检索协议中，对于地理位置无关应用的内容检索通常是以洪泛方式获得内容提供者的位置，这种方式不仅开销大且不能适应内容提供者位置的高度动态变化.本文提出了一种基于分簇和预测机制的VNDN内容检索协议CPCoR （content retrieval protocol based on clustering and prediction mechanism）.CPCoR通过车辆和路边单元的协同交互，建立了动态的网络内容索引表，在街道内转发机制中选择链路稳定性较好的簇头进行转发，在街道间转发机制中利用街道的路由性能来选择最优的转发街道.实验结果表明，与已有的Navigo和CCVN协议相比，CPCoR协议提高了21.5%和51.3%的内容获取成功率，且有效降低了22.6%和28.4%的内容获取成本.      

一种基于分簇优化的VNDN数据转发方法

车辆命名数据网络（VNDN）是一种架构于NDN上的车辆自组织网络（VANET）,是基于信息中心网络体系的未来车联网典型代表之一.在VNDN中,车辆的移动性会导致基于耦合路由的NDN数据交互出现通信链路断裂问题.鉴于此,提出了一种基于分簇的车辆移动预测及数据转发方法 .利用卡尔曼滤波预测机制,对具有相似移动特征的车辆进行分簇,同时引入网关节点来合理控制簇的大小并保证相邻簇之间的通信.仿真结果表明：所提方法能够有效降低数据传输时延,提高数据交付成功率.     

基于NDN的高效发布/订阅系统设计与实现

TCP/IP(transmission control protocol/internet protocol)网络下的发布/订阅系统受限于IP与位置的绑定关系,需要复杂的中间件进行发布者与订阅者之间事件的匹配.命名数据网络(named data networking,NDN)以数据命名取代IP的主体地位,由于其具有上下逻辑拓扑一致性、天然支持多播、具有网络层缓存、多路径转发等特点,故NDN在实现发布/订阅系统上更简洁、高效.设计了一个基于NDN的高效发布/订阅通信协议,并且利用NDN的命名机制对传输小块数据的发布/订阅通信协议进行了进一步优化,使得发布过程的网络开销减少一半.在Android平台上实现了分别代表大块数据和小块数据传输的新闻和天气信息发布/订阅系统,功能验证显示系统支持分布式多发布者、多订阅者的发布和订阅活动,而且对用户操作具有一定的容错功能.在ndnSIM上对所设计的2种发布/订阅通信协议进行模拟,实验结果显示优化后的发布/订阅通信协议在系统效率、传输时延2个性能指标上都优于通用情况的发布/订阅通信协议.     

一种基于边缘同态重加密的NDN安全汇播机制

为提高安全汇播通信的传输效率,基于命名数据网络(named data networking,NDN),通过修改兴趣包命名与待定判决表结构,设计了具备缓存能力的新型汇播网络架构.在此基础上,结合同态加密技术,提出了一种基于边缘同态重加密的NDN安全汇播机制.该机制利用同态加密解决隐私数据汇聚问题,利用边缘重加密实现网内汇...     

一种基于地理位置的无线传感器网络服务质量路由算法

基于传感器节点的地理位置信息与网络传输路径的能耗模型分析,提出一种无线传感器网络服务质量(QoS)路由算法.将多跳传输路径中的转发节点序列控制在以源节点与汇聚节点连线的一定区域内,尽量拟合源节点与汇聚节点连线传输,有效控制了传输路径.并对QoS路由算法提出改进,转发节点根据当前实时QoS约束动态地调整传输区域的大小以及优化下一跳选择机制,使传输路径最大程度拟合源节点和汇聚节点之间的连线,达到路径传输能耗最优.仿真实验表明,该QoS路由算法在满足网络QoS约束的同时,节省了网络的能耗,延长了网络生存时间.     

城市环境下的一种车辆自组织网络机会路由协议

车辆自组织网络(vehicular ad-hoc networks,VANET)的拓扑结构具有高动态性,设计适应其高速变化的路由协议具有很大挑战性。提出采用机会转发方式的地理位置路由协议,将每次转发的单一目标节点改进为一个集合,以降低高速变化的拓扑导致的节点接收数据失败的概率。提出了一种新颖的转发集构成方案,改进了传统的由数据包携带转发集的做法,将转发集合的计算和确定分布到每个接收节点,在很大程度上减少了路由控制信息开销。提出了一种动态的转发节点选择机制,并引入了对实时交通状况的考虑,在一定程度上依据实时交通密度选择转发路径,能有效应对车辆自组织网络连接不稳定性。仿真结果表明,所提出的路由协议在包投递成功率、端到端传输时延和归一化路由开销等方面都取得了较好的路由性能。     

一种面向实时业务的Ad Hoc网络MAC协议

为降低Ad Hoc网络中实时业务的端到端时延,提出了基于802.11 DCF的改进协议.协议采用3种机制降低实时业务的时延:面向路径的连续转发机制将RTS中的转发信息携带在ACK中发送,给实时业务提供较高的接入优先级;标签交换机制使得中间节点可以在MAC层获取转发信息,加快了实时业务数据包的转发速度;重传控制机制减少了无效传输的超时数据包.仿真结果表明,在重负载条件下,改进协议中实时业务的时延比802.11 DCF有大幅度的下降,网络吞吐量也有所提高.     

基于改进型MBF的命名数据网PIT存储结构研究

命名数据网(named data networking,NDN)是一种新型的未来网络架构,以解决当今TCP/IP(transmissioncontrol protocol/internet protocol)网络面临的问题.NDN路由器的转发平面采用了一个新的数据结构待定Interest表(pending interest table,PIT),用于记录所有待定兴趣包的转发信息,并根据此信息正确地转发返回的数据包.因此,设计一个高效的PIT存储结构对提高转发性能具有重要的作用.结合Bitmap提出一种改进的数据结构B-MBF(bitmap-mapping bloom filter),该结构采用一个哈希函数实现多次哈希映射以提高检索速度,并利用Bitmap实现元素内存单元的地址偏移量的动态分配.同时,在此基础上提出PIT存储结构B-MaPIT,通过管理多个动态存储空间实现片外存储消耗随元素数量改变而改变.通过仿真实验与现有PIT结构进行了性能对比,结果表明B-MaPIT在存储消耗、数据表构建速度、吞吐量方面具有更优秀的性能表现.     

基于MATLAB/Simulink的时间敏感网络时延特性仿真

为实现时间敏感网络流调度策略的优化设计,最大限度满足时间敏感应用的通信需求,有必要利用有效的仿真手段对时延特性进行全面研究。首先对时间敏感网络流控机制的工作原理和时延影响因素进行了分析,明确了时延特性仿真研究的基本目标;然后,比较了不同网络仿真方法的技术特点,选择MATLAB/Simulink作为仿真工具,设计了时间敏感网络时延模型和仿真算法;最后,针对主要流控机制应用场景,验证了基于MATLAB/Simulink的时间敏感网络时延仿真方法的可行性和正确性。研究成果对时间敏感网络时延特性研究和流控策略优化设计具有参考价值。     

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.     

网络信息体系结构模型设计方法

 网络信息体系作为近年来提出的新概念,具备网络组网方式多样、拓扑结构异构复杂、信息交互频繁等特点,同时容易受到网络攻击、突发事件等安全威胁。针对网络信息体系概念内涵及特征,在作战、系统等视角的基础上,加入服务和安全因素,研究提出了基于多视图的网络信息体系结构建模框架及其模型设计方法,从顶层构建了网络信息体系典型的体系结构模型,对于开展网络信息体系的顶层设计和安全发展提供必要参考。     

Space-Terrestrial Integrated Mobility Management via Named Data Networking

In Future Space-Terrestrial Integrated Networks(FSTINs), mobility is the norm rather than the exception,the current TCP/IP architecture is not competent. As a promising future network architecture, Named Data Networking(NDN) can support content consumer mobility naturally, but the content producer mobility support remains a challenging problem. Most previous research simply considered this problem in terrestrial scenarios, which involve stable infrastructures to achieve node mobility management. In this paper, we consider the problem in an FSTIN scenario without special handover management infrastructures. Specifically, we propose a tracing-based producer mobility management scheme and an addressing-assisted forwarding method via NDN architecture. We formally describe Multi-Layered Satellite Networks via a Time Varying Graph model and define the foremost path calculating problem to calculate the route of space segment, as well as an algorithm that can function in both dense(connected)and sparse(delay/disruption tolerant) scenarios. Finally, we discuss the acceleration method that can improve the Space-Terrestrial Integrated forwarding efficiency. Performance evaluation demonstrates that the proposed scheme can support fast handover and efficient forwarding in the FSTIN scenario.     

5G移动通信网络关键技术综述

为适应未来海量移动数据的爆炸式增长,加快新业务新应用的开发,第五代移动通信(fifth generation mobile communication network,5G)网络应运而生.目前,国内外已经逐渐明确了5G的愿景和需求,如何将现有技术和多种潜在的新技术进行融合以实现5G网络成为下一步的研究与发展重点.面向未来5G的技术发展,介绍5G的概念、应用场景以及终端用户对5G的相关需求;然后,重点阐述5G在无线网络方面具有发展前景的10大关键技术,包括:超密集异构网络、自组织网络、D2D (device-to-device)通信、M2M (machine-to-machine)通信、软件定义无线网络、信息中心网络、内容分发网络、移动云计算、软件定义网络/网络功能虚拟化、情景感知技术.给出了每种技术的基本概念或原理,以及应用到5G网络时潜在的研究问题.最后概述了5G的发展趋势及存在的难点.