摘要
近年来互联网技术快速发展，传统互联网架构表现出了各种弊端，例如可扩展性较差、安全性能低、移动支持受限等等。学术界开始研究新的未来网络能彻底摆脱TCP/IP体系结构的局限性。随着网络流量的不断增加，信息获取逐渐成为用户的核心需求，研究人员提出了新的信息中心网络(InformationCentricNetworking，ICN)。它改变了原先互联网端到端的通信机制，只关注内容本身而不关注内容的具体位置，以信息为中心。命名数据网络(NamedDataNetworking，NDN)则是其中一种具有代表性的新型网络架构。 网络中的内置缓存是NDN的重要特性之一。用户可以直接从路由器获取内容，无需从服务器获取，大大提高了用户体验和传输效率，减轻了服务器的压力。但路由器的存储空间有限，如何合理地部署缓存内容以及快速地获取内容成为了NDN研究的重点，一个优秀的缓存策略和路由策略可以大大提高NDN的网络性能，从而提升服务质量。由于NDN默认采用沿途处处缓存和盲目路由的方式，导致了缓存冗余严重、缓存内容利用率小、路由查找效率低等等。针对以上问题，本文从缓存和路由两个方面进行了策略设计，具体研究工作如下: 1.为了有效地利用中心节点以及提高缓存收益，提出了一种基于区域划分和内容流行度的缓存策略(CCNCP)。该策略首先综合四种节点中心性指标分析了节点的重要性，然后按照拓扑结构将节点划分到不同社区，在全局拓扑中找出全局核心节点并在每个社区中选择出区域核心节点，根据是否经过这些核心节点采取不同的缓存方式，最后结合流行度的划分合理地将不同的内容缓存在不同重要度的节点上。仿真结果表明，缓存在核心节点的内容不仅能够很好地服务全局用户和区域用户的请求，区域核心节点也能更好地降低用户延迟，提高用户体验。 2.为了解决核心节点的选取过于依赖静态网络拓扑结构、节点状态会随着时间动态变化等问题，提出了一种基于改进萤火虫算法的最优位置缓存策略(FACS)。其将缓存部署问题转化为最优化问题，以路径为优化单位，利用0-1二进制编码与缓存相结合，综合了影响缓存的各个因素制定出相应的目标函数，并加入节点空闲率代表节点的动态性，最后利用改进的萤火虫算法求解，每个解对应着一个优化的缓存方案。仿真结果表明，该策略能适用于大型复杂拓扑，符合节点的动态性，在缓存命中率、延迟、链路负载等方面都有着较优的性能表现。 3.为了有效地提升路由查找效率与用户体验，提出了一种基于域内蚁群算法的路由策略(ICACO)，该策略从局部区域的角度分析蚁群算法的合理性，将路由过程分为域内路由与域问路由两个部分进行探索转发，在域内路由中添加了节点通畅度以及对蚁群算法的改进，在域间路由中考虑了社区相似度与初始节点的选择。仿真结果表明，该策略相比于其它经典路由策略，有效提升了路由命中率，降低了路由跳数与时延。
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