「路由」NDNLink 网络工作机制和优点

原创 末日携手  |  文章来源:币圈达人发布时间:2020-05-24 01:33  阅读 235 次 评论 0 条
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摘要:

NDNLink 是下一代互联网通信基础设施,旨在替代现在有TCP/IP 通信,NDN 的工作模式不同于TCP/IP 模式,TCP/IP 基于通信模式是点对点,也就是关注管道,不关注内容,但是NDN 网络更多的是关注传递的信息本身。是由消费者

NDNLink 是下一代互联网通信基础设施,旨在替代现在有TCP/IP 通信,NDN 的工作模式不同于TCP/IP 模式,TCP/IP 基于通信模式是点对点,也就是关注管道,不关注内容,但是NDN 网络更多的是关注传递的信息本身。是由消费者驱动的。

工作机制

NDN Link中的通信是由接收端(即数据消费者)驱动的。为了接收数据,一个消费者发出一条兴趣(Interest)报文,该报文携带一个名字,由名字识别期望的数据(见1左边)。例如,一个消费者可请求/parc/videos/WidgetA.mpg。一台路由器记住请求到达的接口,之后通过在其转发信息表(FIB)(是由一种基于名字的路由协议传播的)中查找该名字而转发兴趣报文。一旦兴趣到达拥有被请求数据的一个节点,则发回一条数据(Data)报文,它携带数据的名字和内容,还有生产者密钥的一个签名。这条数据报文经兴趣报文所产生的反向路径到达消费者。注意兴趣或数据报文都没有携带任何主机或接口地址(例如IP地址);依据兴趣报文中携带的名字,兴趣报文向数据生产者路由,而数据报文依据在每个路由跳处由兴趣所建立的状态信息得以返回。

NDN Link 路由器在一段时间内保持兴趣和数据。当从下游接收到相同数据的多条兴趣报文时,仅有第一条兴趣报文朝向数据源发送到上游。之后路由器将兴趣存储在未决兴趣表(PIT)之中,其中每个表项包含兴趣的名字以及由之接收到匹配兴趣的接口集合。当数据报文到达时,路由器查找匹配PIT表项,并将数据转发到PIT表项中列出的所有接口。之后路由器清除相应的PIT表项,并在内容存储(Content Store)中缓存数据,内容存储基本上是受限于缓存替换策略的路由器缓冲内存。数据采取与请求数据的兴趣报文相同的路径,但方向相反。一个数据沿每跳满足一个兴趣,取得逐跳的流平衡。

优点:

1 数据和网络安全性高----安全性

通过检查IP数据包头部或有效载荷来推测数据包的内容,通过检查目的地址可以得出谁(来自哪里)在请求该数据。NDN Link明确的命名数据,无疑使网络更容易监控什么样的数据被请求,然而,NDN Link通过签名加密了关于数据请求者的信息,除非点对点链路直接连接到发出请求的主机,否则路由器将只知道有人请求某些数据,但不知道是谁发起请求。

2.内容中心的位置无关传输机制——移动性

采用名字来标识数据包,NDN Link不再包含明确的主机或接口地址等位置信息,其通信是由数据请求驱动的,主要是拉数据模式,一旦Interest到达一个有请求数据的节点,那么就会返回一个数据包。无论请求包还是数据包,都没有携带任何主机或接口位置信息(如IP地址),请求包只依据自身携带的内容进行路由,而数据包则延Interest原路返回。

3.原路返回的反馈式流量平衡机制——流量,负载均衡;组网传播

NDN Link中只有Interest包被路由器转发,任何接收到该Interest包的路由节点,如果拥有可以满足这个Interest包的数据,就回复一个Data包,而Data包沿着各个节点PIT中所记录的接口信息按“原路返回”:不进行路由转发,只简单沿着Interest包被传输的相反路径返回。

IP路由采用单一的最佳路径以防止循环,不能形成网络回路;而NDN中Interest包是不会形成环路的,,其关键设计是Interest包中的Nonce字段,该字段是个随机数,根据它可以很容易地判断出重复的Interest包,及时地丢弃,而Data包沿着Interest包被传输的相反路径返回,不形成环路,从而解决了组播的问题。

4.基于名字路由的可拓展性更优

NDN Link 解决了TCP/IP网络中的IP地址耗尽问题,内网穿透问题,移动性问题,可扩展地址管理问题,打破传统的C/S结构,解决了TCP/IP网络下热门服务器负载过重的问题。

5.基于逐跳的报文包转发——减少冗余传输

请求数据时,请求方发出Interest包(含标识目标数据的数据命名),请求包可以在任意的连接无关的中间节点上被转发,一个Internet包经过每一跳都有可能从不同数据源(包括缓存)得到匹配的的Data包,不一定要走完路径到达数据源的终点。一旦data包在回传的路径上丢包,只需在丢包的节点断点续传。这样,就消除了对终端主机执行拥塞控制和传输确认的依赖。

6.传输层的嵌入式缓存——减轻带宽压力

NDN Link 路由器可以对内容缓存,而且这个缓存直接建立在网络传输层,节省了带宽,提高了内容共享率,无论IP路由器转发后不能重用该数据,而NDN路由器能够重用该数据,因为它们的命名是不变的,而且不包含代表位置相关的IP地址信息,数据可以在传输路径中间任意节点缓存,复制或者移动,尽可能长时间地保存接收到的数据,将数据缓存自身以满足未来潜在的请求。

历史上的今天:

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