基于ICN的未来深空网络协议架构和数据分发关键技术研究

作     者：余来 

作者单位：南京大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵康僆

授予年度：2021年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：未来深空网络 ICN 协议架构 数据分发策略 

摘      要：延时容忍网络(Delay-Tolerant Networking,DTN)能够较好的满足当前深空网络通信业务需求,克服链路长延时、易中断等问题。但随着航天技术的快速发展,未来深空网络的场景必将越来越复杂,业务和服务也将越来越丰富多样,数据传输量也会随之急剧增加。因此,未来深空网络将面临多方面的技术挑战,考虑到信息中心网络(Information-Centric Networking,ICN)在数据分发方面的优势,本文针对深空网络特点,研究了ICN的协议架构,设计了ICN协议及相应的数据分发策略,希望可以为ICN在未来深空网络中的应用提供一定的参考。首先,本文在分析未来深空网络发展趋势的基础上,总结了通信与业务需求。通过对DTN和ICN技术体制的对比,分析了ICN在深空环境下应用的可行性及优势,之后对ICN的协议架构进行了研究,并对ICN协议进行了设计,包括节点组成元素、协议操作和数据包的格式。其次,本文基于提出的ICN组网架构和协议架构,利用其缓存机制,研究了深空网络下ICN的数据分发策略,包括数据就近获取、链路中断处理和多源传输机制。数据就近获取,可以缩短传输路径;链路中断处理通过重新选择数据源,可以避免等待中断链路的恢复;多源传输可充分利用节点资源和链路带宽资源,分散了单个数据源的传输压力。这些策略都可以提高了数据的分发效率。最后,本文通过SDN和虚拟化技术建立了实验场景,对ICN的功能和性能进行了测试,包括订阅发布功能、缓存功能、中断处理功能和多源传输性能。测试结果表明,ICN架构和对应的传输策略,可有效提高未来深空网络的数据分发效率。