可擴展內容感知路由架構、協定及算法設計

《可擴展內容感知路由架構、協定及算法設計》是依託清華大學，由李清擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：可擴展內容感知路由架構、協定及算法設計
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：李清
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

雲計算、移動網際網路等新興技術的飛速發展給當前網際網路帶了巨大挑戰，主要體現在內容傳輸效率低、路由擴展性差、安全問題嚴峻等，因此未來網路研究迫在眉睫。作為未來網路主流方向之一，內容感知網路採用基於內容名字的路由，路由器能識別並快取內容，從而提升傳輸效率。內容感知路由目前尚處於初步探索階段，有許多亟待解決的問題。首先，本項目將研究二元化內容命名及路由機制，對靜/動態數據採用差異化的路由及轉發模型，基於此設計可擴展的、兼容傳統網路設備的內容感知路由架構。其次，本項目將研究轉發正確性理論，設計嚴格偏序轉發模型，進而構造可選下一跳轉發表並實現路由壓縮算法，以控制靜態數據的路由表規模，提升內容感知路由擴展性。最後，本項目將研究域內協同快取機制，通過哈希的方式控制快取內容和快取位置間的關係，探索避免冗餘快取、提升路由器空間利用率的動態路由機制，最終實現面向動態數據的可擴展路由。

結題摘要

傳統網際網路路由器只關心傳輸內容的目的地，無法識別傳輸內容，因此，大量的冗餘內容在相同路徑上重複傳輸。內容中心網路被提出以解決上述問題。然而，內容感知網路存在諸多挑戰，包括高效內容感知路由器設計、傳輸協定與擁塞控制、內容轉發路由表擴展性等問題。 本項目主要針對內容中心網路面臨的挑戰進行研究。第一，在內容快取及動態路由算法設計方面，我們進行了最佳化改進，提出了一種基於選擇性快取的內容中心網路動態路由方法，大幅度提升網路快取的效率。第二，在高效內容感知路由器設計方面，一方面基於RTT動態設定PIT表項的生存時間，以提高PIT表的空間利用率，降低擁塞發生的可能性，另一方面基於PIT表項的生存時間精確識別並替換無回響表項，降低擁塞造成的損失。第三，設計一種內容中心網路的內容請求及傳輸協定，通過充分利用內容中心網路的動態快取路由器及源伺服器，實現基於數據塊的多點並行傳輸機制，最佳化用戶數據請求模式，最小化內容傳輸的完成時間。第四，網際網路路由表膨脹的問題，分析內容中心網路的潛在擴展性問題，提出了通用的可選下一跳FIB聚合技術，大幅度提升路由表壓縮效率。 在項目執行期間，累計發表國際高水平論文22篇，其中期刊論文10篇（包括Information Science、JNCA等），會議論文12篇（包括IWQoS、ICCCN等），申請相關國家發明專利7項（授權專利3項）。整體而言，項目順利完成了計畫任務，超額完成了預期指標。