NDNLink 網路工作機制和優點

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NDNLink 是下一代網際網路通訊基礎設施,旨在替代現在有TCP/IP 通訊,NDN 的工作模式不同於TCP/IP 模式,TCP/IP 基於通訊模式是點對點,也就是關注管道,不關注內容,但是NDN 網路更多的是關注傳遞的資訊本身。是由消費者驅動的。
工作機制NDN Link中的通訊是由接收端(即資料消費者)驅動的。為了接收資料,一個消費者發出一條興趣(Interest)報文,該報文攜帶一個名字,由名字識別期望的資料(見1左邊)。例如,一個消費者可請求/parc/videos/WidgetA.mpg。一臺路由器記住請求到達的介面,之後透過在其轉發資訊表(FIB)(是由一種基於名字的路由協議傳播的)中查詢該名字而轉發興趣報文。一旦興趣到達擁有被請求資料的一個節點,則發回一條資料(Data)報文,它攜帶資料的名字和內容,還有生產者金鑰的一個簽名。這條資料包文經興趣報文所產生的反向路徑到達消費者。注意興趣或資料包文都沒有攜帶任何主機或介面地址(例如IP地址);依據興趣報文中攜帶的名字,興趣報文向資料生產者路由,而資料包文依據在每個路由跳處由興趣所建立的狀態資訊得以返回。NDN Link 路由器在一段時間內保持興趣和資料。當從下游接收到相同資料的多條興趣報文時,僅有第一條興趣報文朝向資料來源傳送到上游。之後路由器將興趣儲存在未決興趣表(PIT)之中,其中每個表項包含興趣的名字以及由之接收到匹配興趣的介面集合。當資料包文到達時,路由器查詢匹配PIT表項,並將資料轉發到PIT表項中列出的所有介面。之後路由器清除相應的PIT表項,並在內容儲存(Content Store)中快取資料,內容儲存基本上是受限於快取替換策略的路由器緩衝記憶體。資料採取與請求資料的興趣報文相同的路徑,但方向相反。一個資料沿每跳滿足一個興趣,取得逐跳的流平衡。優點:
1 資料和網路安全性高----安全性透過檢查IP資料包頭部或有效載荷來推測資料包的內容,透過檢查目的地址可以得出誰(來自哪裡)在請求該資料。NDN Link明確的命名資料,無疑使網路更容易監控什麼樣的資料被請求,然而,NDN Link透過簽名加密了關於資料請求者的資訊,除非點對點鏈路直接連線到發出請求的主機,否則路由器將只知道有人請求某些資料,但不知道是誰發起請求。2.內容中心的位置無關傳輸機制——移動性採用名字來標識資料包,NDN Link不再包含明確的主機或介面地址等位置資訊,其通訊是由資料請求驅動的,主要是拉資料模式,一旦Interest到達一個有請求資料的節點,那麼就會返回一個資料包。無論請求包還是資料包,都沒有攜帶任何主機或介面位置資訊(如IP地址),請求包只依據自身攜帶的內容進行路由,而資料包則延Interest原路返回。3.原路返回的反饋式流量平衡機制——流量,負載均衡;組網傳播NDN Link中只有Interest包被路由器轉發,任何接收到該Interest包的路由節點,如果擁有可以滿足這個Interest包的資料,就回復一個Data包,而Data包沿著各個節點PIT中所記錄的介面資訊按“原路返回”:不進行路由轉發,只簡單沿著Interest包被傳輸的相反路徑返回。
IP路由採用單一的最佳路徑以防止迴圈,不能形成網路迴路;而NDN中Interest包是不會形成環路的,,其關鍵設計是Interest包中的Nonce欄位,該欄位是個隨機數,根據它可以很容易地判斷出重複的Interest包,及時地丟棄,而Data包沿著Interest包被傳輸的相反路徑返回,不形成環路,從而解決了組播的問題。4.基於名字路由的可拓展性更優NDN Link 解決了TCP/IP網路中的IP地址耗盡問題,內網穿透問題,移動性問題,可擴充套件地址管理問題,打破傳統的C/S結構,解決了TCP/IP網路下熱門伺服器負載過重的問題。5.基於逐跳的報文包轉發——減少冗餘傳輸請求資料時,請求方發出Interest包(含標識目標資料的資料命名),請求包可以在任意的連線無關的中間節點上被轉發,一個Internet包經過每一跳都有可能從不同資料來源(包括快取)得到匹配的的Data包,不一定要走完路徑到達資料來源的終點。一旦data包在回傳的路徑上丟包,只需在丟包的節點斷點續傳。這樣,就消除了對終端主機執行擁塞控制和傳輸確認的依賴。6.傳輸層的嵌入式快取——減輕頻寬壓力
NDN Link 路由器可以對內容快取,而且這個快取直接建立在網路傳輸層,節省了頻寬,提高了內容共享率,無論IP路由器轉發後不能重用該資料,而NDN路由器能夠重用該資料,因為它們的命名是不變的,而且不包含代表位置相關的IP地址資訊,資料可以在傳輸路徑中間任意節點快取,複製或者移動,儘可能長時間地儲存接收到的資料,將資料快取自身以滿足未來潛在的請求。

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