命名数据网络中数据缓存策略研究

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1、分类号TP393密级公开UDC621.39学位论文编号D-10617-308-(2016)-01139重庆邮电大学硕士学位论文中文题目命名数据网络中数据缓存策略研究英文题目ResearchonDataCachingStrategyinNamedDataNetworking学号S130101164姓名滕明埝学位类别工学硕士学科专业信息与通信工程指导教师黄胜教授完成日期2016年6月8日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要随着互联网在各行业的不断深入，网络中的数据量急剧增长，使以主机为中心的传统互联网架构在移

2、动性、可靠性、安全性等方面暴露出越来越多的问题。针对出现的问题，研究者们提出了诸多以数据为中心的新型未来互联网架构。命名数据网络是最具代表性的未来互联网架构之一。在命名数据网络中每个节点都具有数据存储功能，使用户能够更迅速地请求到需要的数据。这将有效提升用户请求数据时的体验，并使用户在请求数据的过程中，减少对网络资源的消耗。网络拓扑一旦确定，网内节点的位置一般会随之确定，而在网络中不同位置的节点，所服务的用户有较大的差异。在命名数据网络中对数据进行存储时，如果不考虑节点所处的位置，将无法充分利用不同节

3、点的位置优势。针对这个问题，本文在第三章中提出了一种基于节点分类的数据存储策略。本策略将数据返回客户端所经过的节点分为“近客户端”节点与“中心”节点两类。由于“近客户端”节点能够更迅速地响应用户的请求，因此，数据经过“近客户端”节点时，节点主要依据数据在网络中当前的请求情况对数据进行存储，如果数据请求较为频繁就能够存储在离客户端较近的“近客户端”节点上。“中心”节点更靠近网络中心，所服务的用户较多。因此，数据经过此类节点时主要依据节点所处位置的重要度，以及数据在不同节点的请求情况，选择所存储的具体节点

4、。仿真结果显示，该策略能够更迅速地响应用户对数据的请求，并提高请求在网内的命中率。与海量的数据相比，节点的存储空间十分有限，为了更好地为用户提供服务，节点必须实时地对已存储的数据进行替换，使节点能够及时地存储用户当前需要的数据。但数据被移除后，节点将无法再对该数据的请求提供服务。这时请求将被转发到其他网内节点或服务器，这将增加用户请求数据的距离，进而增大用户对数据请求的代价。同时，如果所替换数据的请求频率较高，可能使大量的请求被转发到其他节点，使网络性能受到影响。针对上述问题，本文在第四章提出了一种基

5、于数据请求代价与流行度的动态数据替换策略。该策略依据数据在节点最近两次请求的时间间隔，赋予数据流行度因子与数据请求代价因子不同的权重占比。如果时间间隔较小，说明该数据当前请求较为频繁，因此，赋予数据流行度因子较大的权重占I重庆邮电大学硕士学位论文摘要比；反之，赋予数据请求代价因子较大的权重占比。根据两类因子的权重占比，得到数据在节点的权重值，当节点需要对已有数据进行移除用于存储更符合当前用户需求的数据时，节点首先将权重值最小的数据移除。本策略很好地将数据流行度因子与数据请求代价因子进行了结合，同时具有

6、很强的实时性。仿真结果显示，该策略提高了用户请求在网内的命中率，减少了用户请求数据的距离与时延。关键词：未来互联网，命名数据网络，数据存储策略，数据替换策略II重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractAstheInternethasbeenappliedtovariousindustries，thenetworktrafficgrowsrapidly,whichmakestheuser-centricarchitectureoftraditionalInternetexposemore

7、andmoreproblemsinmobility,reliability,security,andsoon.ManyresearchershaveproposedmanynewfutureInternetarchitecturestodealwiththeproblems.NameddatanetworkisoneofthemosttypicalofInternetarchitecturesofthefuture.IntheNameddatanetwork,eachnodepossessesthec

8、apabilitytostorethedata,whichenablestheuserstoobtaintherequireddatamorequickly.Thiseffectivelyimprovestheexperienceoftheuserandreducesconsumptionofnetworkresourcesduringdatarequestprocess.Inacertainnetworktopology,thelocationofne