基于SDN的ICN网络及其缓存策略的设计与实现

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信息中心网络(Information-Centric Network,ICN)因其以信息为中心、网内缓存、高效的内容分发等特点成为未来互联网体系架构研究的热点,其最主流的项目是命名数据网络(Named Data Networking,NDN)。然而,ICN网络架构与现有TCP/IP网络架构不同,所以很难在不改变现有网络的软硬件设备及协议的情况下增量部署。软件定义网络(Software Defined Network,SDN)支持控制平面与数据平面的分离,拥有对网络编程并动态管理的能力。这些能力能够满足ICN网络部署时的所需,因此利用SDN技术实现ICN网络的部署具有很高的可行性。基于SDN的ICN网络的控制平面集中控制网络,通过与数据平面交互获得全局的网络信息。与ICN网络节点获得的局部网络信息相比,控制平面利用全局信息进行缓存决策,更能充分发挥缓存策略的作用,提高网络的缓存性能。  本文将ICN和SDN融合,提出一种基于SDN的NDN网络架构实现方案SD-NDN(SDN-Based NDN),并在该网络架构中实现缓存策略PBNCC(Basedon Content Popularity and Node Betweenness Centrality Neighbor Cooperative CacheStrategy)。本文的主要研究工作如下:  (1)针对NDN网络的部署问题,本文提出一种基于SDN的NDN网络架构SD-NDN,通过控制器集中控制网络,利用多级流表匹配实现网内缓存、请求聚合、基于内容名字的路由及内容的请求与分发等NDN网络的功能,实现了高效的内容分发。与已有的实现方案相比,SD-NDN不需要支持NDN网络的专有设备即可完全实现NDN网络的功能,如请求聚合、请求包与数据包同路径等。  (2)针对SD-NDN网络的缓存策略问题,本文实现邻域协作缓存策略PBNCC,根据流行度将内容划分为流行内容和非流行内容,并采用不同的策略进行放置。在进行缓存替换时,考虑邻居节点的缓存空间,从而实现邻域协作。  本文利用NS-3仿真平台进行实验,其结果表明,SD-NDN网络架构结合PBNCC缓存策略能够实现NDN网络的部署及缓存性能的提高,为下一步在CENI(China Environmemt for Network Innovations)实验床上部署NDN网络做好前期准备。
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