一种基于内容热度的ndn缓存替换算法

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1、一种基于内容热度的NDN缓存替换算法一种基于内容热度的NDN缓存替换算法一种基于内容热度的NDN缓存替换算法*510摘要：命名数据网络（nameddatanetwork，NDN）是一种以数据为中心的新型网络体系架构。内容缓存在NDN中起到了关键性的作用。现有的缓存策略未能充分利用内容的热度而导致在动态变化的网络中缓存效率不高。为了在缓存替换策略中充分利用内容的热度，本文提出了一种基于内容热度的缓存替换策略（CachereplacementpolicybasedonContentPopularity,CCP），它将内容热度因素引入缓存替换策略中

2、，并设计了相应的数据结构及替换算法。模拟实验结果表明，基于热度的缓存替换策略在减少缓存替换率的同时提高了全网络的缓存效率，验证了CCP缓存策略在NDN网络中的有效性。关键词：计算机网络；NDN；缓存策略中图分类号：TP39315AContentPopularityBasedCacheReplacementAlgorithmforNDNLITao,LIYuhongStateKeyLaboratoryofNetworkingandSwitchingTechnology,BeijingUniversityofPostsand2025Telecommun

3、ications,Beijing100876Abstract:NameddatanetworkNDNisanovelnetworkarchitecturecenteredoncontent.ContentcachingplaysanimportantroleinNDN.Existingcachereplacementpolicyfailedtotakefulladvantageofthecontentpopularity.Inordertofullyutilizethecontentpopularityinthecachereplacementpo

4、licy,thepaperproposesacachereplacementpolicybasedoncontentpopularityCCP,anddesignsthedatastructureformatandreplacementalgorithm.ThesimulationresultsshowthatCCPpolicydecreasesthecachereplacementratewhileimprovingthecacheefficiencyofthewholenetwork.TheeffectivenessoftheCCPstrate

5、gyisprovedduringthesimulation.Keywords:Computernetwork;NDN;CachingStrategy300引言随着信息服务产业的飞速发展，多媒体、电子商务、社交网络等信息应用逐渐成为网络应用的主要组成部分。NDN[1]项目的主要思想来源于对当今互联网上应用改变的观察。当今互联网在起源之初，主要的应用需求是计算资源共享，而经过50多年的发展，互联网的使3540用已发生了巨大的变化，现在互联网的主要使用需求是内容的获取和分发。虽然应用发生了这么大的变化，但互联网的体系结构仍然是端到端通信模式，对于以发布

6、和获取信息为主的互联网，端到端通信模式存在明显的不足，比如每次存取信息，都要间接映射到信息所在的设备。为了解决这个问题，NDN从加州伯克利大学提出的DONA体系结构[2]出发，它采用名字路由，通过路由器来缓存内容，从而使数据传输更快，并能提高信息的检索效率。NDN作为一种新兴的网络架构，虽然在近年来已经取得了不少研究成果[3][4][5]，但在许多方面，比如缓存策略还有很大的研究空间。网络内的缓存是NDN的一大特色，同时也是NDN提高网络效率的重要手段之一。目前NDN使用的缓存策略LRU和LFU[6]，是符合长-1-期的用户感兴趣度的策略，但它们

7、不能随着互联网用户需求动态变化而改变，从而造成缓存能力的浪费。45为了解决以上问题，本文提出了一种基于内容热度的缓存替换策略。该策略充分利用了缓存内容的热度，可以很好的满足动态网络对内容缓存策略的需求，在降低缓存替换率的同时提高了网络的缓存效率。1NDN技术研究501.1NDN网络技术NDNNamedDataNetworking[1]是由加州大学洛杉矶分校张丽霞团队为首开展的研究项目，该项目由NSFFutureInternetArchitectureFIA[7]资助，开始于2010年。NDN的提出是为了改变当前互联网端到端通信范例，使用数据名

8、字而不是IP地址进行数据传递，让数据本身成为因特网架构中的核心要素。NDN保持沙漏模型，采用七层结构（如图1）[8]，下层