一種基于內(nèi)容熱度的ndn緩存替換算法

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1、一種基于內(nèi)容熱度的NDN緩存替換算法一種基于內(nèi)容熱度的NDN緩存替換算法一種基于內(nèi)容熱度的NDN緩存替換算法*510摘要：命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（nameddatanetwork，NDN）是一種以數(shù)據(jù)為中心的新型網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。內(nèi)容緩存在NDN中起到了關(guān)鍵性的作用?，F(xiàn)有的緩存策略未能充分利用內(nèi)容的熱度而導(dǎo)致在動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)中緩存效率不高。為了在緩存替換策略中充分利用內(nèi)容的熱度，本文提出了一種基于內(nèi)容熱度的緩存替換策略（CachereplacementpolicybasedonContentPopularity,CCP），它將內(nèi)容熱度因素引入緩存替換策略中

2、，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及替換算法。模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于熱度的緩存替換策略在減少緩存替換率的同時(shí)提高了全網(wǎng)絡(luò)的緩存效率，驗(yàn)證了CCP緩存策略在NDN網(wǎng)絡(luò)中的有效性。關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；NDN；緩存策略中圖分類號(hào)：TP39315AContentPopularityBasedCacheReplacementAlgorithmforNDNLITao,LIYuhongStateKeyLaboratoryofNetworkingandSwitchingTechnology,BeijingUniversityofPostsand2025Telecommun

3、ications,Beijing100876Abstract:NameddatanetworkNDNisanovelnetworkarchitecturecenteredoncontent.ContentcachingplaysanimportantroleinNDN.Existingcachereplacementpolicyfailedtotakefulladvantageofthecontentpopularity.Inordertofullyutilizethecontentpopularityinthecachereplacementpo

4、licy,thepaperproposesacachereplacementpolicybasedoncontentpopularityCCP,anddesignsthedatastructureformatandreplacementalgorithm.ThesimulationresultsshowthatCCPpolicydecreasesthecachereplacementratewhileimprovingthecacheefficiencyofthewholenetwork.TheeffectivenessoftheCCPstrate

5、gyisprovedduringthesimulation.Keywords:Computernetwork;NDN;CachingStrategy300引言隨著信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，多媒體、電子商務(wù)、社交網(wǎng)絡(luò)等信息應(yīng)用逐漸成為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的主要組成部分。NDN[1]項(xiàng)目的主要思想來(lái)源于對(duì)當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用改變的觀察。當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)在起源之初，主要的應(yīng)用需求是計(jì)算資源共享，而經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)的使3540用已發(fā)生了巨大的變化，現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)的主要使用需求是內(nèi)容的獲取和分發(fā)。雖然應(yīng)用發(fā)生了這么大的變化，但互聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)仍然是端到端通信模式，對(duì)于以發(fā)布

6、和獲取信息為主的互聯(lián)網(wǎng)，端到端通信模式存在明顯的不足，比如每次存取信息，都要間接映射到信息所在的設(shè)備。為了解決這個(gè)問(wèn)題，NDN從加州伯克利大學(xué)提出的DONA體系結(jié)構(gòu)[2]出發(fā)，它采用名字路由，通過(guò)路由器來(lái)緩存內(nèi)容，從而使數(shù)據(jù)傳輸更快，并能提高信息的檢索效率。NDN作為一種新興的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，雖然在近年來(lái)已經(jīng)取得了不少研究成果[3][4][5]，但在許多方面，比如緩存策略還有很大的研究空間。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的緩存是NDN的一大特色，同時(shí)也是NDN提高網(wǎng)絡(luò)效率的重要手段之一。目前NDN使用的緩存策略LRU和LFU[6]，是符合長(zhǎng)-1-期的用戶感興趣度的策略，但它們

7、不能隨著互聯(lián)網(wǎng)用戶需求動(dòng)態(tài)變化而改變，從而造成緩存能力的浪費(fèi)。45為了解決以上問(wèn)題，本文提出了一種基于內(nèi)容熱度的緩存替換策略。該策略充分利用了緩存內(nèi)容的熱度，可以很好的滿足動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)對(duì)內(nèi)容緩存策略的需求，在降低緩存替換率的同時(shí)提高了網(wǎng)絡(luò)的緩存效率。1NDN技術(shù)研究501.1NDN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)NDNNamedDataNetworking[1]是由加州大學(xué)洛杉磯分校張麗霞團(tuán)隊(duì)為首開展的研究項(xiàng)目，該項(xiàng)目由NSFFutureInternetArchitectureFIA[7]資助，開始于2010年。NDN的提出是為了改變當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)端到端通信范例，使用數(shù)據(jù)名

8、字而不是IP地址進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，讓數(shù)據(jù)本身成為因特網(wǎng)架構(gòu)中的核心要素。NDN保持沙漏模型，采用七層結(jié)構(gòu)（如圖1）[8]，下層