未来网络传输协议设计与实现

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兴起于上世纪六十年代的互联网在经过多年的发展后,已经给人们的学习、工作和生活带来了巨大的改变。但是,随着日益骤增的实时音视频等通信业务,传统的网络体系结构已经越来越不适应发展的需求。尤其是在大规模数据传输、实时数据的处理能力等方面受到越来越大的挑战。在这种背景下,基于内容命名的未来网络越来越得到人们的关注。信息中心网络(Information Centric Networking, ICN)是未来网络中被公认是最有前途的方案。与传统的TCP体系架构中的端到端的通信机制不同,信息中心网络是以内容为中心,将内容与地理位置相剥离。也就是说,在信息中心网络中,用户关注的是信息本身,而不再关注信息具体在什么位置。普遍缓存是ICN中的显著特征,因此在信息中心网络中存在多源的现象。在这种情况下,传统的TCP传输控制协议无疑会造成网络冗余骤增,效率低下等弱点。网络编码通过对数据包进行编解码则能很好的解决乱序、冗余等缺点。因此,将网络编码融入信息中心网络的研究是本文的一大亮点。本文首先对信息中心网络的体系架构以及网络编码的概念原理以及优缺点进行介绍,然后我们设计了一种基于网络编码且源可动态选择的传输控制协议。该协议是接收方驱动,所有的控制模块全部放在接收端来完成。网络编码的使用能极大的消除源的差异性,并且可以显著提高传输效率,降低网络冗余。信息中心网络中源的易变性使得源选择也是非常必要的。该协议可以对源进行预测同时可以在众多的源中选择最佳的若干源进行数据传输,从而保证网络性能的最优化。最后,我们在ndnSIM网络仿真平台上对我们的协议进行实现并仿真验证,并对仿真结果进行详细分析。结果表明,我们的这种基于网络编码且可动态选择源的传输协议能显著的提高网络吞吐量,降低网络冗余等。
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