【摘 要】
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近年来,随着互联网的高速发展,人们对网络中数据的传输效率提出了更高的要求,当前互联网体系结构中存在的问题与弊端日渐突出,以往的TCP/IP体系架构遵循的端到端通信模式出现了很多弊端。随着科技技术的不断发展,越来越多新型网络架构涌现出来,在学术界掀起了一股研究热潮,命名数据网络(Named Data Networking,NDN)作为信息中心网络的代表,出现在人们的视野。目前关于命名数据网络的架构设
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近年来,随着互联网的高速发展,人们对网络中数据的传输效率提出了更高的要求,当前互联网体系结构中存在的问题与弊端日渐突出,以往的TCP/IP体系架构遵循的端到端通信模式出现了很多弊端。随着科技技术的不断发展,越来越多新型网络架构涌现出来,在学术界掀起了一股研究热潮,命名数据网络(Named Data Networking,NDN)作为信息中心网络的代表,出现在人们的视野。目前关于命名数据网络的架构设计已日渐完备,而对于互联网体系架构普遍存在的关键问题的研究则尚待完善。网络拥塞作为网络体系架构设计的关键,同时也是网络能否高效通信的关键。网络拥塞本质上是网络资源供需关系的协调问题,在数据传输过程中,当网络中传输的内容超过网络能够容纳的上限时,供需关系失衡,就会发生网络拥塞。如何有效缓解网络拥塞,使数据正常传输是目前互联网发展中亟待解决的重点问题。目前NDN采取的拥塞控制方案主要分为两种:基于用户端的拥塞控制和逐跳的拥塞控制机制。前者采用的是TCP/IP体系架构中的超时机制,当超过一定时间后,请求还未得到满足,就判定出现了丢包的情况,并在用户端采用降低发送兴趣包速率的方式来缓解网络拥塞。后者是在路由转发的过程中进行逐跳的拥塞控制,通过路由节点调整本地的请求发送速率,进而恢复网络状态。这两种拥塞控制机制都存在一些弊端,首先,在拥塞检测方面,仍沿用IP网络中的超时重传机制,只有发生超时后,才会采取降低发送兴趣包速率的措施,让拥塞控制变得被动;其次在用户端采用IP网络中基于滑动窗口的速率调节方案,虽然能在一定程度上缓解网络拥塞,但在网络处于空闲状态时,并没有相关措施指出怎样利用这部分空闲带宽;最后逐跳的拥塞控制方案在中间节点调整兴趣包发送速率,并没有在路由转发层面考虑缓解网络拥塞的方案。本文分别在用户端和逐跳式两个方面进行拥塞控制,针对前面提到的拥塞控制机制的弊端,提出了综合型拥塞控制策略,该策略主要利用早发现早预防的思想构造网络拥塞检测机制,实时检测网络流量,并做出相应反馈。在获知网络状态的基础上,分别对用户端采取调整网络请求发送速率的措施和中间路由节点采取基于路由接口排名的转发策略进行调节,从而实现网络性能的优化。本文的研究目的是在实际应用环境中,使命名数据网络能够发挥其数据传输方面的优势,避免由于网络拥塞的发生而造成性能方面的下降,从而为命名数据网络的实际应用贡献一份力量。本文在ndn SIM上进行了拥塞控制策略的仿真模拟实验,将本文提出的综合型拥塞控制策略和NDN目前采用的拥塞调节策略进行了对比,发现综合型拥塞控制策略在链路带宽利用率、路由节点内容命中率、用户总命中率方面占有一定优势,从而达到提高网络内容命中率,缓解网络拥塞的目的。
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