命名数据网络中的拥塞控制算法研究

来源 :重庆邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jintaijing
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随着网络规模与应用种类的极速扩张,当今互联网在移动性、扩展性和安全性等方面面临着前所未有的挑战。以克服IP网络的局限性为设计目标的信息中心网络(Information-Centric Networking,ICN)应运而生,命名数据网络(Named Data Networking,NDN)是其中最受关注的代表。NDN作为一种新型的革命性网络架构,有很多问题值得研究,拥塞控制是其中的一个研究热点。本课题来源于重庆市基础科学与前沿技术研究专项重点项目,对NDN拥塞控制展开了研究。针对NDN网络中的两种典型拥塞:一种是传统网络中同样存在的突发流量导致的拥塞,另一种是NDN的兴趣包广播和网内缓存,使得网络中存在大量冗余数据而引起拥塞,本文分别提出了名字加权公平排队算法(Name-based Weighted Fair Queuing,NWFQ)和基于扩展链路状态通告(Extended Link State Advertisements,ELSA)的冗余控制算法(ELSA-based Redundant Control,ELSA-RC)。本文主要工作如下:针对第一种拥塞,已有的解决方案没有充分考虑数据流之间的公平性,本文提出一种基于速率限制的拥塞控制算法NWFQ。该算法在中间节点检测拥塞,并对兴趣包的转发速率进行限制,防止拥塞的进一步加深;此外,考虑到消费者难于直接获取网络反馈的拥塞信息而提出一种基于数据包的显式反馈机制。基于ndnSIM的仿真结果表明:与其他算法相比,NWFQ能有效提升瓶颈链路利用率并接近95%,同时保证较低的丢包率和平均流完成时间。针对第二种拥塞,以减少兴趣包和数据包的转发数量为出发点,本文提出了ELSA-RC算法。该算法在路由节点新添一个跳数数据库(hopDB)来保存兴趣包的最新跳数,并通过发送ELSA以增强邻居节点的hopDB更新,从而降低兴趣包的转发深度;同时,基于待定请求表的接口信息和收到的ELSA消息来阻止重复数据包的返回。仿真结果表明:相较传统NDN,采用ELSA-RC后兴趣包和数据包的传输数量分别减少了约15%和19%,平均时延减少了约14%。总之,针对NDN中存在的两种代表性拥塞,本文分别提出了解决方案,并通过仿真验证本文提出的方案能有效地控制突发流量和减少冗余传输,在NDN拥塞控制研究方面具有一定参考价值。
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