内容中心网络核心技术 PDF下载

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内容简介

本书在介绍内容中心网络组织机理概念和背景的基础上，对内容中心网络的内容命名技术、缓存技术、路由与转发技术、移动性技术、安全分析、软件定义技术、参数化自适应内容管线结构及仿真平台进行了全面系统的介绍。本书取材新颖、内容翔实、实用性强，反映了国内外内容中心网络架构及其核心技术研究的现状与未来，既适合从事新型网络体系结构研究的工程技术人员阅读，也可作为大专院校通信、计算机等专业和相关专业培训班的教学参考书。

作者简介

张震，博士学历，硕士生导师，主要研究方向：新型网络体系结构和网络空间安全，主持国家自然科学基金、国家重点研发计划等多项，获省部级科技进步奖2项，发表论文30余篇，撰写专著1部，授权专利3项。

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目 录
第1章 内容中心网络体系结构概述 1
1.1 现有网络体系结构现状 1
1.2 内容中心网络体系演进 4
1.2.1 DONA体系结构 4
1.2.2 PSIRP体系结构 5
1.2.3 4WARD体系结构 7
1.3 内容中心网络体系结构 8
1.3.1 基本架构 8
1.3.2 核心特征 10
1.4 内容中心网络研究进展 12
1.5 内容中心网络发展前景 14
1.5.1 与现有网络兼容 14
1.5.2 当前硬件处理速度和空间约束 14
1.5.3 构建基于内容寻址的服务承载网 15
本章参考文献 15
第2章 内容命名技术 18
2.1 层次命名 19
2.1.1 TRIAD 19
2.1.2 NDN 20
2.2 扁平命名 22
2.2.1 DONA 22
2.2.2 NetInf 24
2.2.3 PSIRP 26
2.3 属性命名 26
2.4 比较分析 28
2.5 小结 29
本章参考文献 29
第3章 CCN缓存技术 31
3.1 网络缓存技术的演进 31
3.2 CCN网内缓存的四大特征 32
3.2.1 缓存泛在化 32
3.2.2 缓存透明化 32
3.2.3 缓存细粒度化 33
3.2.4 缓存处理线速化 33
3.3 CCN缓存技术面临的问题 34
3.3.1 节点缓存空间的分配问题 34
3.3.2 请求内容的缓存决策问题 35
3.3.3 节点暂态缓存的利用问题 36
3.3.4 差异化缓存与内容分发问题 38
3.3.5 泛在缓存带来的隐私泄露问题 39
3.4 CCN缓存核心机制 40
3.4.1 缓存系统性能优化方法 41
3.4.2 缓存系统建模与分析 41
3.5 缓存系统性能优化技术 42
3.5.1 缓存资源分配与共享 42
3.5.2 缓存替换算法 43
3.5.3 缓存决策策略 44
3.5.4 缓存方式 47
3.6 缓存系统建模与分析 47
3.6.1 缓存网络拓扑结构 48
3.6.2 请求达到速率 48
3.6.3 缓存系统状态分析 49
3.7 未来探索方向 50
3.7.1 面向移动的内容缓存 50
3.7.2 面向网络编码的内容缓存 52
本章参考文献 53
第4章 CCN路由与转发技术 59
4.1 内容路由基本原理 59
4.1.1 内部网关路由 59
4.1.2 外部网关路由 61
4.2 内容转发基本原理 63
4.3 路由转发面临的问题 63
4.3.1 路由表项规模膨胀 63
4.3.2 路由查找复杂度增高 64
4.3.3 路由转发方式具有盲目性 66
4.4 面向内容前缀的路由 67
4.4.1 命名数据链路状态路由 67
4.4.2 域内分层路由 75
4.4.3 面向控制器的路由 79
4.5 面向缓存优化的路由 83
4.5.1 内容缓存势能路由 83
4.5.2 内容缓存便捷路由 85
4.5.3 内容缓存循迹路由 90
4.6 面向服务质量的路由 92
4.6.1 服务质量路由建模 92
4.6.2 SoCCeR蚁群路由策略 93
4.6.3 RED-ACO蚁群路由策略 94
4.7 转发信息表聚合机制 96
4.7.1 可选下一跳聚合 96
4.7.2 具体聚合算法 97
4.8 小结 98
本章参考文献 99
第5章 CCN移动性技术 101
5.1 CCN移动性问题概述 101
5.1.1 现有网络体系的移动性技术 101
5.1.2 CCN支持移动性的潜在优势 102
5.1.3 CCN在支持移动性方面存在的挑战 103
5.1.4 CCN移动主体划分 105
5.2 请求者移动性支持技术 106
5.2.1 请求者移动性问题分析 106
5.2.2 基于缓存发现的请求者移动性解决方案 107
5.2.3 基于主动缓存的请求者移动性解决方案 110
5.3 数据源移动性支持技术 114
5.3.1 数据源移动性问题分析 114
5.3.2 基于位置管理和路由更新的数据源移动性解决方案 115
5.3.3 基于缓存的数据源移动性解决方案 118
5.4 以内容为中心的无线自组织网络 123
5.4.1 无线自组织网络简介 123
5.4.2 无线自组织网络中CCN的优势 124
5.4.3 未来发展方向 124
本章参考文献 125
第6章 CCN安全分析 127
6.1 CCN安全概述 127
6.1.1 基于内容的安全 127
6.1.2 CCN安全威胁 128
6.1.3 CCN安全需求 128
6.2 命名安全 129
6.3 路由与转发安全 130
6.4 缓存安全 132
6.4.1 缓存安全威胁分析 132
6.4.2 缓存攻击数学模型 134
6.5 小结 140
本章参考文献 140
第7章 软件定义CCN技术 142
7.1 软件定义网络 142
7.1.1 概述 142
7.1.2 SDN控制器 143
7.1.3 OpenFlow南向协议 144
7.1.4 展望 145
7.2 基于SDN的内容中心网络体系 147
7.2.1 软件定义的CCN架构概述 147
7.2.2 CONET 147
7.2.3 ContentFlow代理 148
7.2.4 I.C.N.P.的消息标识方案 149
7.2.5 Blackadder 150
7.2.6 C-Flow 151
7.2.7 SD-CCN 153
7.3 基于“SDN NFV”模式的CCNaaS架构 154
7.3.1 网络功能虚拟化 154
7.3.2 CCNaaS部署架构 156
7.3.3 CCNaaS设计细节 157
7.3.4 CCNaaS系统 158
7.3.5 原型实现 159
7.3.6 展望 159
7.4 小结 160
本章参考文献 160
第8章 参数化自适应内容管线结构 162
8.1 参数化自适应内容管线结构研究意义 162
8.1.1 研究背景 162
8.1.2 内容中心网络对参数化自适应内容管线结构的需求 163
8.2 内容管线结构详细介绍 164
8.2.1 内容特征解析 164
8.2.2 内容管线结构 165
8.2.3 管线对内容特征的自动匹配 167
8.3 内容管线研究算法 174
8.3.1 基于内容感知的QoS保证机理和模型 174
8.3.2 基于内容共性特征的跨层映射算法 177
8.4 小结 179
本章参考文献 180
第9章 CCN仿真平台 181
9.1 CCNx介绍 181
9.1.1 CCNx基本介绍 181
9.1.2 CCNx框架 185
9.1.3 CCNx组件 186
9.1.4 CCNx网络配置 189
9.1.5 CCNx网包处理 191
9.2 CCNx安装指导 193
9.2.1 CCNx代码安装 193
9.2.2 代码开发 197
9.2.3 CCNx库 198
9.3 ndnSIM介绍 199
9.3.1 相关工作 199
9.3.2 ndnSIM 2.0介绍 200
9.3.3 ndnSIM 2.0设计 200
9.4 ccnSim介绍 207
9.4.1 目录和流行度模型 207
9.4.2 报文和数据块 208
9.4.3 节点架构 208
9.5 Mi2ni-CCNx介绍 208
9.5.1 Mini-CCNx简介 208
9.5.2 Mini-CCNx的安装 209
9.5.3 Mini-CCNx的使用 209
9.5.4 图形用户界面 210
本章参考文献 211

前沿

前；；；言
随着互联网技术与应用的飞速发展，互联网正历经从“以互联为中心”到“以内容为中心”的演变。互联网的设计理念可以上溯至20世纪六七十年代，当时主要的应用需求是计算资源共享，核心理念是实现主机的互联互通，本质上是一种“主机?主机”的通信模式。TCP/IP体系结构以IP地址为核心、以传输为目的，按照端到端原理设计，很好地满足了这一需求，促进了互联网飞速发展。经过50多年的发展，互联网的使用已发生了巨大的变化，现有互联网的应用需求更多关注的是“内容共享”。人们越来越关心获取内容的速度，以及内容的可靠性和安全性，内容中心化正成为互联网发展的主旋律。
内容中心网络采用“从零开始”互联网体系结构设计思路，以信息名字取代IP地址作为网络传输标识，将关注点由内容的位置（Where）转向了内容本身（What）。内容中心网络按照“发布?请求?响应”的传输模式，采用内容信息统一命名、网内节点动态缓存、内容路由查找及未决兴趣表等方法，实现了“用户侧”内容请求的快速应答，减小了“服务侧”负载和响应率，降低了“网络侧”流量拥塞的发生概率。作为一种适应海量数据有效传输和迅速扩散的新型网络体系架构，内容中心网络得到了海内外学者的高度关注，已成为下一代互联网体系结构的研究热点。
本书主要内容：第1章介绍了内容中心网络的体系结构，总结了内容中心网络的研究现状、研究意义、核心特征及发展趋势；第2章介绍了内容命名技术，包括层次命名、扁平命名和属性命名方法，并对这三种典型命名方法进行了比较；第3章阐述了网内缓存技术，包括网内缓存特征、面临的问题、核心机制、性能优化技术和缓存系统建模与分析等；第4章介绍了路由与转发技术，包括面向内容前缀的路由、面向缓存优化的路由、面向服务质量的路由和转发信息表聚合机制等；第5章介绍了移动性技术，包括请求者移动性支持技术、数据源移动性支持技术及以内容为中心的无线自组织网等；第6章介绍了命名安全、路由与转发安全和缓存安全等问题的分析和解决思路；第7章介绍了软件定义网络和内容中心网络相结合的典型技术；第8章介绍了参数化自适应内容管线结构；第9章介绍了CCNx、ndnSIM、ccnSim、Mini-CCNx等仿真平台。
本书在编写过程中参考了国家自然科学基金课题（编号：61372121、61309019）、国家“973计划”项目“可重构信息通信基础网络体系研究”（编号：2012CB315900）和国家重点研发计划项目（编号：2017YFB0803200）等课题组的相关技术资料，在此表示感谢。
张震博士负责本书的统筹规划，并编写了第1章、第4章和第5章；兰巨龙教授、王志明博士编写了第2章和第3章；伊鹏研究员编写了第8章和第9章；程国振博士、张果博士编写了第6章和第7章。另外，项目组的李根、方馨蔚、陶勇、陈龙等人为本书的文字校阅、插图绘制等做了大量工作。
由于编著者水平有限，且各种新型网络体系结构及相关技术研究仍在快速发展和完善之中，本书难免存在错误之处，敬请广大读者批评指正。

编著者