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随着全球移动终端设备的迅猛发展和内容数据的爆炸增长,移动支持和内容需求逐渐成为两大亟需解决的难题。然而,传统的互联网体系结构在应对内容和移动这两大挑战时存在诸多问题。一方面,网络交换设备存在带宽等技术瓶颈,带宽的竞争和拥塞,导致骨干网和网络出入口压力很大,同时面向连接的通信模式,会使得网内存在大量重复冗余传输,过度的以主机为主的组网模式,无法应对越来越占主导的内容的中心性。另一方面IP地址的二重语义性,在移动性管理方面存在先天性的不足,也无法支持多宿主等新型需求。移动互联网应运而生并得到迅速发展,希望解决一些内在的技术瓶颈。移动互联网是移动通信与互联网紧密结合的产物,目的是让任何用户在任何时间、任何地点都能获得具有端到端QoS保证的融合业务。移动互联网采用了大量的内容缓存技术。一方面在移动支持上,通过适时的缓存,可以实现移动互联网的无缝切换,减少移动节点的切换时延,同时可以减缓链路抖动带来的吞吐率的损失。另一方面在内容需求上,通过对海量内容的适当缓存,缩短了用户请求的平均命中跳数,减少了网内带宽的消耗。本文主要研究移动互联网的内容缓存技术。本文从移动互联网的新型路由协议、移动管理协议、数据中心这三个方面的缓存技术入手,论文主要贡献如下:1.提出了存储感知路由(Generalized storage-aware routing,GSTAR)协议的实时感知高效缓存策略。针对存储感知路由中缓存转发的次优路径,以及对实时性报文的盲目缓存影响实时性应用等问题,本文提出了实时感知高效缓存策略,从链路预筛选,缓存终止时机优化,实时性感知缓存等三个方面进行改进优化。实验测试表明,存储感知路由比传统路由协议的吞吐率有一定程度的提升,而实时感知高效缓存策略不仅可以有效加快转发效率,同时能体现报文转发过程中的实时性特征。2.提出了基于快速代理移动IPv6(Fast Proxy Mobile IPv6,FPMIPv6)的缓存优化方案。FPMIPv6在移动节点切换过程中,存在数据路径重复和路由接口过载的问题。本文提出的方案,通过设计新的用于快速绑定和地址请求的消息格式,帮助本地移动锚(Local Mobility Anchor,LMA)获取移动接入网关(Mobile Access Gateway,MAG)相关信息,使得数据报文有效地缓存在LMA,很好地解决了上述两个问题。接着对切换过程中控制报文和数据报文的延时进行了定量分析,分析表明加强的切换协议,不仅仅能够解决路由接口的过载问题,同时能降低移动节点在异构网络中的切换时延。3.提出了数据中心中基于倾向的内容缓存策略。该策略以内容中心网络为移动互联网数据中心体系架构。现有的内容中心网络的缓存策略,较少考虑缓存策略的影响因素的全局性,导致网络上存在无效缓存和同质化缓存。本文致力于从多角度分析内容缓存的实时分布,提出了TCBRP算法。该算法利用节点的介数、内容的热度和节点替换率,分析内容缓存的倾向。实验结果表明,与BetwRep和LCE算法相比,TCBRP算法不仅减少了用户获取内容的平均跳数,还能有效平衡缓存命中率。