在以内容为中心的网络中考虑能源效率之缓存管理
【】最近，以内容为中心的网络已经成为互联网内容传播的热门研究课题。目前CCN的大部分工作都集中在提高网络资源利用率上。因此，CCN的能源消耗方面基本上被忽略了。在本文中,我们提出一个分布式能源效率CCN,其中每个内容路由器只需要本地信息缓存决策考虑缓存能耗和传输能耗。我们将网络内缓存问题作为一种非合作博弈。通过分析，证明具有实现最优的策略配置。仿真结果表明，该分布式解决方案具有较强的集中性，具有优越的性能。此外，当内容路由器的容量变化时，它的收敛速度很快。本文针对CCN内容布置和替换问题进行了研究，基本降低了缓存的能耗。
目录
一、绪论 1
（一）引言 1
（二）当前Internet的问题 1
（三）未来的网络体系架构 2
（四）本文的研究内容 2
（五）本文的组织结构 2
二、CCN概述和网内缓存管理研究 3
（一）CCN简介 3
（二）CCN体系结构 3
（三） 以内容为中心的网络的流程 3
（四） 网络模型 5
（五） 能耗模型 6
三、基于CCN的V2V通信 7
四、CCN网络内缓存的集中缓存方案 9
（一）实用模型 9
（二） 分析 10
五、仿真结果和讨论 11
六、结论与未来展望 15
致谢 16
参考文献 17
附录 18
一、绪论
（一）引言
随着Internet上应用的不断发展变化，基于TCP/IP的Internet逐渐暴露出例如安全性差，不支持移动，不可靠，缺乏灵活性等问题。
为了这些问题，国内外提出了不少的方案。其中，一个由美国提出的面向内容的网络体系架构值得关注。
不断开发的新程序以及超速增长的流量使以主机为中心的网络负荷满满。科学家们也逐渐认可了这个取代主机的，以信息内容为中心的结构。未来互联网的结构可能就此发生改变。
（二）当前Internet的问题
采用TCP/IP协议的Internet已经取得了前所未有的成功，几乎各行各业都从中受益，人 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
们的生活交流方式不断被其改变。然而随着Internet应用的不断普及以及其应用方式的转变，其中的问题也逐渐暴露出来。随着时代的发展，Internet已经适应不了许多特殊的需求了，由于底层体系结构的限制，使得很多的应用无效率可言。这些新的应用背景是目前Internet主要面临的挑战。
首先，目前Internet上主要的信息流量发生了改变，根据Cisco公司的可视化网络指标VII报告，到2009年，视频流量占到了40%，取代了P2P流量成为Internet中最大的流量。根据2013年的调查，网络上70%以上的的流量都是视频。图1.2表明，面向移动设备的视频内容分发将是未来移动网络流量的主要增长点。
/
图1.2 全球移动数据预测
而且，信息内容的产生不仅仅由大机构(如新闻中心、电影公司等)产生，也逐渐地越来越多地由终端用户产生，Internet成了信息的消费和发布的主要市场。但是当前的TCP/IP体系结构不使用这种信息分配。TCP/IP是基于主机对主机模式的假设设计的HosttoHost模式，这种工作模式使得任何对信息的访问都必须定位到物理主机，所以在今天的Internet中实现发布订阅系统，效率很低。
第二点是安全性，由于在设计之初并没有考虑安全问题，Internet的安全机制都是后来增加的。
第三个问题是移动支持性，因为IP地址在Internet上具有双重语义，即代表一个确定的主机，又指明了在IP网络中的物理位置，所以不利于移动性的支持。
（三）未来的网络体系架构
为了解决当今存在的诸多问题，大致分成改良派和革新派。目前的Internet其实就是改良的，重要的改良技术有P2P、CDN、IPSec、IP/Locater分离等。但是，国际上许多研究机构也在探索设计全新的未来网络。例如，美国国家自然基金NSF在2010年就资助了4个未来网络的研究项目，这4个项目分别是NDN(Named Data Networking)项目、MobilityFirst项目、NEBULA项目、XIA项目。这四个项目都宣称能解决当前Internet的主要问题，但其侧重点各不相同。
信息中心网络(Information Centric Networking, ICN)是其中最主要的一种未来网络体系架构。当今信息中心网络体系结构的研究机构和项目主要分布在欧洲(如PSIRP/PURSUIT、4WARD、SAII)和美国(如CCN和DONA)。
所谓信息中心网络，就是网络以信息为中心，而不同于以主机为中心的当前Internet。ICN通过信息的名字标识每一个信息。对网络来说，其中流动的都是有名字的信息，网络能区别每一个信息，但具体信息意义，网络并不知道，靠信息生产者和消费者的上层应用解释。网络的作用就是管理所有信息的流动，并用正确的信息快速响应信息的请求者。
ICN利用了网络内部的缓存，在时间和空间上解藕了信息的发送者和接收者。其目标是更好地适用今天的网络使用特征(内容分发、移动、中断等)。
（四）本文的研究内容
本文主要的研究对象是内容中心网络(Content centric Networking,CCN)，属于信息中心网络范畴，是目前国际上研究较多的一种体系结构。
（五）本文的组织结构
本文的组织结构如下：
第一章为绪论
第二章为CCN概述和网内缓存管理研究
第三章为基于CCN的V2V通信
第四章为CCN网络内缓存的集中缓存方案
第五章为仿真结果和讨论
目录
一、绪论 1
（一）引言 1
（二）当前Internet的问题 1
（三）未来的网络体系架构 2
（四）本文的研究内容 2
（五）本文的组织结构 2
二、CCN概述和网内缓存管理研究 3
（一）CCN简介 3
（二）CCN体系结构 3
（三） 以内容为中心的网络的流程 3
（四） 网络模型 5
（五） 能耗模型 6
三、基于CCN的V2V通信 7
四、CCN网络内缓存的集中缓存方案 9
（一）实用模型 9
（二） 分析 10
五、仿真结果和讨论 11
六、结论与未来展望 15
致谢 16
参考文献 17
附录 18
一、绪论
（一）引言
随着Internet上应用的不断发展变化，基于TCP/IP的Internet逐渐暴露出例如安全性差，不支持移动，不可靠，缺乏灵活性等问题。
为了这些问题，国内外提出了不少的方案。其中，一个由美国提出的面向内容的网络体系架构值得关注。
不断开发的新程序以及超速增长的流量使以主机为中心的网络负荷满满。科学家们也逐渐认可了这个取代主机的，以信息内容为中心的结构。未来互联网的结构可能就此发生改变。
（二）当前Internet的问题
采用TCP/IP协议的Internet已经取得了前所未有的成功，几乎各行各业都从中受益，人 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
们的生活交流方式不断被其改变。然而随着Internet应用的不断普及以及其应用方式的转变，其中的问题也逐渐暴露出来。随着时代的发展，Internet已经适应不了许多特殊的需求了，由于底层体系结构的限制，使得很多的应用无效率可言。这些新的应用背景是目前Internet主要面临的挑战。
首先，目前Internet上主要的信息流量发生了改变，根据Cisco公司的可视化网络指标VII报告，到2009年，视频流量占到了40%，取代了P2P流量成为Internet中最大的流量。根据2013年的调查，网络上70%以上的的流量都是视频。图1.2表明，面向移动设备的视频内容分发将是未来移动网络流量的主要增长点。
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图1.2 全球移动数据预测
而且，信息内容的产生不仅仅由大机构(如新闻中心、电影公司等)产生，也逐渐地越来越多地由终端用户产生，Internet成了信息的消费和发布的主要市场。但是当前的TCP/IP体系结构不使用这种信息分配。TCP/IP是基于主机对主机模式的假设设计的HosttoHost模式，这种工作模式使得任何对信息的访问都必须定位到物理主机，所以在今天的Internet中实现发布订阅系统，效率很低。
第二点是安全性，由于在设计之初并没有考虑安全问题，Internet的安全机制都是后来增加的。
第三个问题是移动支持性，因为IP地址在Internet上具有双重语义，即代表一个确定的主机，又指明了在IP网络中的物理位置，所以不利于移动性的支持。
（三）未来的网络体系架构
为了解决当今存在的诸多问题，大致分成改良派和革新派。目前的Internet其实就是改良的，重要的改良技术有P2P、CDN、IPSec、IP/Locater分离等。但是，国际上许多研究机构也在探索设计全新的未来网络。例如，美国国家自然基金NSF在2010年就资助了4个未来网络的研究项目，这4个项目分别是NDN(Named Data Networking)项目、MobilityFirst项目、NEBULA项目、XIA项目。这四个项目都宣称能解决当前Internet的主要问题，但其侧重点各不相同。
信息中心网络(Information Centric Networking, ICN)是其中最主要的一种未来网络体系架构。当今信息中心网络体系结构的研究机构和项目主要分布在欧洲(如PSIRP/PURSUIT、4WARD、SAII)和美国(如CCN和DONA)。
所谓信息中心网络，就是网络以信息为中心，而不同于以主机为中心的当前Internet。ICN通过信息的名字标识每一个信息。对网络来说，其中流动的都是有名字的信息，网络能区别每一个信息，但具体信息意义，网络并不知道，靠信息生产者和消费者的上层应用解释。网络的作用就是管理所有信息的流动，并用正确的信息快速响应信息的请求者。
ICN利用了网络内部的缓存，在时间和空间上解藕了信息的发送者和接收者。其目标是更好地适用今天的网络使用特征(内容分发、移动、中断等)。
（四）本文的研究内容
本文主要的研究对象是内容中心网络(Content centric Networking,CCN)，属于信息中心网络范畴，是目前国际上研究较多的一种体系结构。
（五）本文的组织结构
本文的组织结构如下：
第一章为绪论
第二章为CCN概述和网内缓存管理研究
第三章为基于CCN的V2V通信
第四章为CCN网络内缓存的集中缓存方案
第五章为仿真结果和讨论
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