Information-CentricNetworking:

ANaturalDesignfor

SocialNetworkApplications

ICN在社交網絡中的應用目錄一、研究背景二、CCN三、評估比較四、總結第1頁/共20頁

目前網絡廣泛應用的IP包具有簡單的幀結構，可以使網絡互聯成本降低，硬件互聯實現簡便，具有非常強的適應力。

但從技術發展的角度來看，互聯網最初是為了追求網絡的互聯，以實現硬件資源的共享（那時硬件資源稀缺且成本較高），通過共享可以節省成本和提高效率。

然而，隨著技術的進步和互聯網應用的普及，計算機硬件和附屬器材的價格大大下降，硬件共享的必要性已經不大。用戶關注的是信息，而不是信息的存儲位置，信息共享成為了目標。我們所關注的重點在于內容傳遞的速度、質量以及安全性，達到更好的用戶體驗。

因此以信息為中心的網絡構建就成為了現今的研究重點。1.1ICN(信息中心網絡)

1/3第2頁/共20頁1.1ICN(信息中心網絡)

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為了適應如今用戶對海量信息的訪問需求，應分離計算、存儲、通信、應用與信息的聯系，擺脫傳統體系結構對信息的束縛，使信息成為體系結構的設計中心，網絡通信模型為互連信息。 ICN采用以信息為中心的網絡通信模型，取代傳統的以地址為中心的網絡通信模型，通信模式從主機到主機演進為主機到網絡，體系結構支持主機移動，傳輸模式由傳統的“推”改為“拉”，解決了海量信息高效傳輸的問題。第3頁/共20頁1.1ICN(信息中心網絡)

3/3ICN采用信息名字為網絡傳輸的標識，IP地址不被考慮或者只作為一種底層的本地化的傳輸標識。

傳統體系結構的通信模式是主機之間的通信，通過源主機地址和目的主機地址獲取通信路徑，ICN則采用主機到網絡的通信模式，通過信息名字獲取源主機到網絡信息的通信路徑。第4頁/共20頁1.2社交網絡 1/1

每天都有幾百萬人通過互聯網進行社交活動，社交網絡正重新定義我們使用網絡的方式：瀏覽網頁產生、分享各種類型的內容。而隨著社交網絡中信息的快速病毒式的傳播，傳統的終端到終端（end-to-end）的通信趨于消失，讓位給一對多(one-to-many)或多對多(many-to-many)的傳播和檢索內容。end-to-end通信模式存在明顯的不足，比如每次存取內容，都要間接映射到內容所在的設備。

一項最新的研究表明：網絡上的分享活動占了超過10％的互聯網流量。其中Facebook占主導地位(占了38％)。

因此，社交網絡是一個新的強大的傳播和查找內容的手段。

目錄一、研究背景二、CCN三、評估比較四、總結第5頁/共20頁2.1ICN的原理 1/2IPICN通信機制在傳輸數據之前在用戶和存儲所需信息的主機間建立通信路徑，由發送者向接收者放送數據用戶不知道可以提供所需信息的主機地址，從用戶出發建立達到信息提供端的路徑，然后方向傳輸數據網絡功能尋找達到終端的路徑尋找匹配的內容尋址轉發依據IP地址

內容名稱數據和地址

耦合

分離第6頁/共20頁2.1ICN的原理 2/2

網絡節點擁有緩存區有時，當我們想要獲取某項信息時，我們所獲得的結果并不一定是信息所在的服務器傳輸過來的，而可能是由最近節點中緩存傳輸過來的。第7頁/共20頁2.2CCN簡介 1/1在ICN中研究熱點是內容中心網絡(CCN)，CCN是2009年提出，CCN將IP作為底層網絡，沒有TCP層的概念，增加了策略層和安全層，策略層作為網絡層的下一層，為路由提供決策。在CCN中主要有兩種數據包：

內容請求包(interestpacket)

終端節點發送，用于請求其感興趣的內容；

根據其內容名稱被識別；內容數據包(datapacket)

作為內容請求包的應答信息；

符合需求的內容數據包被同一內容名稱識別；

因此，傳統的IP地址、轉發表都不再適合CCN。CCN解析內容名稱而不是IP地址。第8頁/共20頁2.3CCN節點模型 1/3CCN節點承擔著數據包的存儲、轉發和路由任務。典型的CCN節點主要包含內容存儲器（CS）、待定請求表（PIT）和前向轉發表（FIB）3個部分。CS(contentstore):CS類似于IP路由器的緩存,但是在每次通信結束后不會清空緩存的內容，可以將該內容用于下次通信。這是CCN非常關鍵的理念，它可以幫助減少內容下載時延和網絡帶寬占用。PIT(pendinginteresttable):用于記錄經過的請求信息的來源接口，以此實現所請求的內容順利地傳回請求節點。內容數據包按照PIT的提示，一步步轉發回內容請求者。當內容傳回后，該條目從PIT中刪除。FIB(forwardinginformationbase):根據內容名稱將請求數據包轉發至信息存在的節點（CCN不涉及目的地的概念）可以同時向多個方向轉發請求。第9頁/共20頁2.3CCN節點模型 2/3第10頁/共20頁2.3CCN節點模型 3/3CCN的轉發過程分三個步驟：1.接收到請求數據包后，首先匹配內容緩存，如果有相關內容，直接發送。否則在PIT中查詢。2.如果PIT中有相應的條目，添加請求端口到列表中。在這一過程中，將請求數據包截留是為了防止同樣數據的重復請求。當有內容數據包回應時，將此內容發送給所有請求數據的端口。3.若PIT中沒有相關內容條目，則查詢FIB。按照FIB的指示將該數據包轉發到下一CCN節點。第11頁/共20頁2.4IP-CDN-CCN網絡設備 1/1CDN(ContentDeliveryNetwork內容分發網絡)核心思想是盡可能避開互聯網上有可能影響數據傳輸速度和穩定性的瓶頸和環節，使內容傳輸的更快、更穩定。實時地根據網絡流量和各節點的連接、負載狀況以及到用戶的距離和響應時間等綜合信息將用戶的請求重新導向離用戶最近的服務節點上。

其目的是使用戶可就近取得所需內容，解決Internet網絡擁擠的狀況，提高用戶訪問網站的響應速度。第12頁/共20頁2.4IP-CDN-CCN網絡設備 1/1IP網絡：用戶直接從服務器獲得內容CDN：用戶從CDNnode中獲得數據第13頁/共20頁2.4IP-CDN-CCN網絡設備 1/1CCN：用戶從網絡節點

獲得內容第14頁/共20頁2.4CCN在社交網絡中的應用 1/1 Facebook為每個用戶提供了唯一的ID，我們可以據此來進行CCN的命名。目錄一、研究背景二、CCN三、評估比較四、總結第15頁/共20頁3.0評估的假設、限定 1/11、以法國的Twitter用戶為例進行仿真，Twitter服務器位于法國以外；CDN的一個CDNnode位于美國，一個CDNnode位于法國國內網絡的對等點。2、為了能與ICN比較，CDN不只傳輸視頻、圖像等大塊內容，也傳輸tweets.3、為了使效果明顯，服務器得有很多很多的內容，這使得CDNnode不能距離終端用戶太近；4、參數（已有的文獻資料）：法國的tweet用戶為300萬（評估中用戶數量為0—500萬的變化范圍），平均每個用戶發送0.97條tweet/天，給定組的用戶粉絲數量服從冪律分布曲線；5、由于CS大小的限制，ICN節點不可能存儲所有用戶需求的Twitter內容，所以設置不同的緩存命中率（5%—80%）；第16頁/共20頁3.1網絡負載的估計 1/2評估參數：現在法國的3百萬Twitter用戶每秒大約發送1250條tweets，平均每條tweet長度約為120字，所以twitter用戶產生的文字流量為1.2Mb/s。

其中3%的tweets為視頻或圖片分享鏈接：

視頻內容：一個中等質量的視頻一般編碼率為512kb/s，平均一個被分享的視頻大約持續2分鐘，產生60Mb流量。

圖片內容：一張圖片大約50Kb。

包含視頻或圖片的tweets總是比純文本的更加流行，如果我們綜合考慮這些，每秒產生的1250條tweets的網絡負載約為1.13Gbs/s。第17頁/共20頁3.1網絡負載比較 2/2

對于一個給定的內容，隨著用戶數量的增長，ICN的網絡負載相對于IP網絡會急劇減少。第18頁/共20頁3.2時延比較 1/1LegacyTwitter：IP網絡中法國的用戶從美國服務器請求內容的時延CDNTwitter：命中時從CDNnode中請求數據，否則同上；ICNTwitter：由CCN節點組成的ICN網絡的請求時延；目錄一、研究背景二、CCN三、評估比較四、總結第19頁/共20頁4.1思考 1/1

Information-CentricNetworking:ANaturalDesignforSocialNetworkApplications1、信息命名是ICN的關鍵技術之一，設置合適的名字能提高整個通信的效率，降低FIB表項，而社交網絡自身提供了唯一的ID號區分用戶產生的信息，有天然的可聚合性；2、物理位置相鄰的用戶有較大的可能性擁有相似的愛好（關注相同的用戶），因此網絡緩存的命中率會更高；3、社交網絡中更容易存在時時熱點信息，使得緩存時間可以相對更短同時緩存命中率依然較高。根據社交網絡的特點可以設計簡便的緩存策略。

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