校園信息化網(wǎng)絡(luò)安全的ICN緩存機(jī)制研究

郭 雅，李泗蘭，駱金維

（廣東創(chuàng)新科技職業(yè)學(xué)院 廣東東莞 523960）

校園信息化網(wǎng)絡(luò)安全的ICN緩存機(jī)制研究

郭 雅，李泗蘭，駱金維

（廣東創(chuàng)新科技職業(yè)學(xué)院 廣東東莞 523960）

針對校園網(wǎng)絡(luò)中弱網(wǎng)元和數(shù)據(jù)中心等特性，綜合考慮緩存大小、緩存決策和緩存替換算法，研究并設(shè)計(jì)一種面向校園網(wǎng)絡(luò)安全的協(xié)作式緩存機(jī)制。高效的信息中心網(wǎng)絡(luò)（ICN）緩存機(jī)制極大地提高了內(nèi)容分發(fā)的效率，對比不同策略和算法組合來分析緩存網(wǎng)絡(luò)性能，在低能耗時延的基礎(chǔ)上解決同質(zhì)化緩存和網(wǎng)絡(luò)拓空等當(dāng)前緩存機(jī)制存在的問題。最后通過大規(guī)模仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該協(xié)作式緩存機(jī)制在校園網(wǎng)絡(luò)安全中的可行性和緩存性能。

緩存機(jī)制；緩存網(wǎng)絡(luò)；ICN；校園信息化

校園信息化網(wǎng)絡(luò)是以信息為中心的網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架，這類網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)從主機(jī)的點(diǎn)對點(diǎn)轉(zhuǎn)向以海量信息為中心的內(nèi)容分發(fā)[1-3]，其高效的網(wǎng)絡(luò)緩存機(jī)制極大地提高了內(nèi)容分發(fā)的效率，緩存機(jī)制的研究也成為了網(wǎng)絡(luò)安全研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題[4-6]。校園信息化網(wǎng)絡(luò)安全關(guān)系到海量數(shù)據(jù)采集和傳輸服務(wù)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)存在于網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，自身具有計(jì)算和通信能力，同時也存在弱網(wǎng)元、拓?fù)鋭討B(tài)變化等特質(zhì)[7]。與此同時，隨著各種互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的層出不窮，學(xué)生和管理員用戶產(chǎn)生內(nèi)容和網(wǎng)絡(luò)帶寬的爆炸式增長，傳統(tǒng)的基于主機(jī)尋址的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法高效的處理海量的內(nèi)容分發(fā)需求[8]。為了適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用由發(fā)送者驅(qū)動的端到端通信模式向接受者驅(qū)動的海量內(nèi)容獲取模式的轉(zhuǎn)變，研究界近年來提出了一類以信息/內(nèi)容為中心的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)（ICN）[9-11]。ICN將內(nèi)容本身作為網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕締卧谡麄€網(wǎng)絡(luò)中學(xué)生用戶不再關(guān)心內(nèi)容的位置（where），而僅僅只關(guān)心內(nèi)容本身（what），內(nèi)容信息在網(wǎng)絡(luò)中被統(tǒng)一標(biāo)識[5]。

ICN要求網(wǎng)絡(luò)中每個結(jié)點(diǎn)都能夠緩存沿途經(jīng)過的內(nèi)容，覆蓋全網(wǎng)范圍的緩存成為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中固有的一部分，此時網(wǎng)絡(luò)不僅作為傳輸體，而且還是一個存儲體。當(dāng)某請求到達(dá)網(wǎng)絡(luò)時，任何緩存有該請求內(nèi)容的中間結(jié)點(diǎn)都能夠做出響應(yīng)，網(wǎng)絡(luò)可以提供多個數(shù)據(jù)源給同請求，從而大幅提高了網(wǎng)絡(luò)性能[10]。然而，ICN中緩存技術(shù)本身也存在著泛在化、透明化、細(xì)粒度化等問題[11]。因此如何利用好ICN中緩存機(jī)制，充分發(fā)揮緩存網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)勢，成為ICN研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題，也使得設(shè)計(jì)一個高效的緩存機(jī)制顯得至關(guān)重要。

綜上所述，由于校園網(wǎng)絡(luò)中學(xué)生用戶不關(guān)心數(shù)據(jù)傳輸方式，只關(guān)心傳感數(shù)據(jù)的內(nèi)容信息，因此，其具有以信息為中心網(wǎng)絡(luò)的特性。文中針對校園網(wǎng)絡(luò)以信息為中心的特性和其自身低存儲等弱網(wǎng)元特性，并綜合研究ICN緩存機(jī)制中各種緩存策略，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析和驗(yàn)證，最終提出一種ICN校園信息化網(wǎng)絡(luò)安全緩存機(jī)制。

1 ICN緩存機(jī)制典型算法研究

ICN體系結(jié)構(gòu)中緩存機(jī)制是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中高效信息獲取的基石，因此，研究ICN的緩存機(jī)制尤為關(guān)鍵。高效的緩存意味著請求者能夠更容易地從鄰近結(jié)點(diǎn)的緩存中獲取想要的內(nèi)容信息，而不需要總是從負(fù)責(zé)收集原始內(nèi)容的結(jié)點(diǎn)那里獲取。文中主要研究緩存機(jī)制的3個方向：

1.1 緩存大小規(guī)劃

ICN中使用細(xì)粒度化的命名數(shù)據(jù)塊（chunk）作為緩存單元，使用數(shù)據(jù)塊單元對內(nèi)容進(jìn)行緩存能夠大大提高緩存空間的利用率[12]。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的以文件或文件片段為單位進(jìn)行緩存使得一些緩存替換算法不再適用。ICN中緩存塊尺寸的大小改變會使得請求內(nèi)容流行度、獨(dú)立參考模型的可用性等網(wǎng)絡(luò)行為受到影響。

在實(shí)際的緩存機(jī)制設(shè)計(jì)中，緩存大小規(guī)劃方法都會考慮緩存網(wǎng)絡(luò)的具體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1所示，根據(jù)結(jié)點(diǎn)在拓?fù)渲械奈恢煤徒巧葱璺峙?，同時有必要考慮緩存決策策略和緩存替換算法。

圖1 樹形層次ICN緩存系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.2 緩存決策策略

緩存決策策略，也被成為緩存放置策略，是指應(yīng)在緩存網(wǎng)絡(luò)的哪些結(jié)點(diǎn)中緩存哪些內(nèi)容塊的決策算法。在ICN中緩存拓?fù)浜土餍卸饶Ｐ投际嵌鄻有缘模彺娌僮饕惨笫蔷€速執(zhí)行的。文中研究了4種ICN中經(jīng)常被使用的緩存決策策略，如圖2所示。

LCE（Leave Copy Everywhere）是許多ICN中（如NDN）默認(rèn)采用的緩存決策策略，即當(dāng)請求的內(nèi)容返回時，網(wǎng)絡(luò)中途經(jīng)的所有結(jié)點(diǎn)都緩存該內(nèi)容的副本（copy）。然而，這種方式會造成大量緩存冗余，相同的內(nèi)容快會在多個結(jié)點(diǎn)同時存有副本，降低了緩存系統(tǒng)的命中率和緩存多樣性。降低緩存冗余、提高系統(tǒng)的緩存多樣性，需要緩存結(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行簡單而有效的協(xié)同。除了LCE策略之外，下面給出幾種典型的協(xié)作式緩存決策策略：

LCD（Leave Copy Down）：僅在緩存內(nèi)容塊命中的下一跳結(jié)點(diǎn)緩存其副本（copy），此方法解決了相同內(nèi)容的緩存冗余，同時需要多次請求同一內(nèi)容才會將該內(nèi)容復(fù)制到距離用戶更近的地方，因此，該方法考慮到了內(nèi)容訪問的頻率。

LCP（Leave Copy Probabilistically）：沿途的每個結(jié)點(diǎn)都以概率P緩存內(nèi)容塊的副本，而以1-P不緩存該副本，P的取值會適整個緩存機(jī)制的情況而定。

Betw（Betweenness）：基于介數(shù)Betweenness的選擇性緩存[13]。請求內(nèi)容命中之后只會被緩存在緩存網(wǎng)絡(luò)路徑中的最重要結(jié)點(diǎn)上，這在很大程度上緩解了結(jié)點(diǎn)的緩存替換壓力。而衡量結(jié)點(diǎn)重要程度的指標(biāo)是結(jié)點(diǎn)介數(shù)中心性，簡稱介數(shù)，是指網(wǎng)絡(luò)中所有最短路徑中經(jīng)過當(dāng)前點(diǎn)的路徑數(shù)目占最短路徑總數(shù)的比例。有兩種計(jì)算介數(shù)的方法，基于最短路徑介數(shù)計(jì)算法和基于流的計(jì)算法。介數(shù)值越大，說明結(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中越重要，由于該算法只考慮結(jié)點(diǎn)的重要性，而網(wǎng)絡(luò)中緩存的大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)內(nèi)容的總量[14]，那么到達(dá)該結(jié)點(diǎn)的請求數(shù)量和經(jīng)過的內(nèi)容數(shù)量都比較龐大，因此最流行的內(nèi)容會很頻繁的被替換，導(dǎo)致流行度高的請求命中率會下降。

圖2 ICN緩存決策策略實(shí)例

1.3 緩存替換算法

緩存替換算法是相對于單個緩存結(jié)點(diǎn)而言，決定在某一結(jié)點(diǎn)中如何替換掉一個舊的緩存副本來為新到達(dá)的內(nèi)容塊騰出足夠的空間。目前應(yīng)用于ICN緩存網(wǎng)絡(luò)中的典型緩存替換算法有：

RANDOM：隨機(jī)替換算法，隨機(jī)替換緩存結(jié)點(diǎn)中的某一項(xiàng)。

FIFO（First In First Out）：先入先出替換算法，先到達(dá)的內(nèi)容副本會先被替換出去。

LFU（Least Frequently Used）：最不經(jīng)常使用替換算法，存儲在緩存結(jié)點(diǎn)中的會是最受歡迎的內(nèi)容副本，替換出去的將是最近使用次數(shù)最少的請求內(nèi)容塊。LFU算法應(yīng)用在請求到達(dá)過程滿足獨(dú)立參考模型（Independent Reference Model，IRM）的緩存系統(tǒng)中表現(xiàn)出了非常好的性能。

LRU（Least Recently Used）：最不經(jīng)常使用替換算法，最近長時間沒有被使用的緩存副本將會被替換，也就是說很長時間沒有被請求的內(nèi)容塊將不會留在緩存結(jié)點(diǎn)中。LRU算法考慮了緩存內(nèi)容對象的時間局部性，也是ICN緩存機(jī)制中最常用的一種替換算法，例如，基于SNM（Shot Noise Model）的緩存網(wǎng)絡(luò)中。

2 校園信息化網(wǎng)絡(luò)安全的ICN緩存機(jī)制設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)假設(shè)

區(qū)別于傳統(tǒng)骨干網(wǎng)絡(luò)，校園網(wǎng)絡(luò)所具有結(jié)點(diǎn)存儲空間小，低能耗，狀態(tài)不穩(wěn)定等弱網(wǎng)元特性。因此，針對校園網(wǎng)絡(luò)特殊性質(zhì)和自身限制因素，在預(yù)設(shè)的緩存網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、請求到達(dá)過程模型和請求對象流行度模型系統(tǒng)背景下，文中綜合考慮不同的緩存決策策略和緩存替換算法相互組合，實(shí)現(xiàn)并對比隨緩存大小改變而影響的緩存命中率，從而評估緩存機(jī)制的性能。最后，提出一種面向校園網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作式緩存機(jī)制。

為研究面向校園信息化網(wǎng)絡(luò)的ICN緩存系統(tǒng)，本文采用經(jīng)過驗(yàn)證的樹狀緩存網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳渴饌鞲衅鹘Y(jié)點(diǎn)；為了方便研究，不同請求對象流行度模型使用Zipf模型；同時使外生請求到達(dá)序列服從SNM模型[15]。

2.2 緩存機(jī)制設(shè)計(jì)

考慮到傳感網(wǎng)低功耗和弱網(wǎng)元特性，在設(shè)計(jì)緩存機(jī)制時要達(dá)到的性能指標(biāo)應(yīng)該是在保證較高緩存命中率的前提下盡量避免頻繁緩存替換操作和平均接入跳數(shù)，從而減少結(jié)點(diǎn)的能量 消耗。因此本節(jié)將提出一種新的協(xié)作式緩存機(jī)制，不僅只研究單個緩存結(jié)點(diǎn)上的緩存替換算法，還結(jié)合了如何在整個網(wǎng)絡(luò)中放置緩存chunk的緩存決策策略，同時考慮ICN緩存系統(tǒng)中每個內(nèi)容對象都會有流行度（popularity）。

該緩存機(jī)制使用的請求對象流行度模型是Zipf模型，即不同內(nèi)容的請求概率分布服從Zipf分布：

其中傾斜系數(shù)α=0.8是Zipf分布的參數(shù)，pi表示請求分布的不均衡性，pi表示按照內(nèi)容流行度排序后第i流行的內(nèi)容被請求的概率。

關(guān)于是否放置特定內(nèi)容chunk到緩存結(jié)點(diǎn)中的策略，文中提出一種綜合結(jié)點(diǎn)緩存替換率Betw緩存替換策略。下面首先分析只考慮結(jié)點(diǎn)重要性的Betw緩存決策策略存在的問題，如圖3可以看出，介數(shù)越大表示結(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中位置越重要，從而使命中率提高。然而緩存大小會遠(yuǎn)小于請求內(nèi)容的數(shù)量，介數(shù)最大的結(jié)點(diǎn)會收到很多不同的請求和返回內(nèi)容，因此緩存空間很容易被迅速擠滿，而其他結(jié)點(diǎn)卻無法被充分利用，使得重要結(jié)點(diǎn)上出現(xiàn)頻繁的替換操作，當(dāng)流行度高的內(nèi)容再次被請求時，很有可能原本存在該內(nèi)容副本的結(jié)點(diǎn)已經(jīng)不在緩存該內(nèi)容chunk。

圖3 Betw策略的問題

因此在選擇最重要結(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)上需要考慮當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的緩存替換操作的次數(shù)，針對不同的請求內(nèi)容Ci，重新設(shè)計(jì)結(jié)點(diǎn)重要性度量標(biāo)準(zhǔn)BetwRepl（v）。

這里Betw算法仍然采用最短路徑計(jì)算結(jié)點(diǎn)介數(shù)的思路：

結(jié)點(diǎn)介數(shù)Betw（v）是一個相對值，即某個結(jié)點(diǎn)的介數(shù)語當(dāng)前請求路徑L上所有結(jié)點(diǎn)最大介數(shù)的比值，代表結(jié)點(diǎn)在本路徑L上的重要程度。

文中在此基礎(chǔ)上加入了關(guān)于特定請求內(nèi)容Ci在結(jié)點(diǎn)v上的替換操作比率這一指標(biāo)來避免對流行內(nèi)容的Interest撲空現(xiàn)象，緩存替換比率用Ri（v）表示：

其中，ri表示單位時間內(nèi)內(nèi)容Ci在結(jié)點(diǎn)v上被替換的次數(shù)，m（v）表示單位時間內(nèi)結(jié)點(diǎn)v中發(fā)生的請求內(nèi)容到達(dá)總數(shù)，經(jīng)過歸一化之后，表示為：

由此可以得到本文提出的新的衡量結(jié)點(diǎn)是否緩存內(nèi)容對象指標(biāo)的數(shù)學(xué)公式如下：

可以看出，該項(xiàng)度量指標(biāo)與結(jié)點(diǎn)重要程度成正比，Repl（v）=0與結(jié)點(diǎn)緩存替換比率成反比，時，表示單位時間內(nèi)結(jié)點(diǎn)緩存空間未滿，不需要替換操作。最終得到vm即在返回路徑上BetwRepl（v）指標(biāo)最大的那個結(jié)點(diǎn)，內(nèi)容chunk每到一個結(jié)點(diǎn)vi，需要計(jì)算其自身的介數(shù)并與B（vm）進(jìn)行比較，若相等且請求的最大跳數(shù)就是請求到結(jié)點(diǎn)vi的跳數(shù)，則就在當(dāng)前結(jié)點(diǎn)vi緩存內(nèi)容副本，否則將內(nèi)容chunk轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳結(jié)點(diǎn)。

文中提出一種根據(jù)不同結(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中重要程度和請求內(nèi)容流行度來選擇被替換的內(nèi)容chunk的替換算法BetwProb。算法核心思想是：當(dāng)該結(jié)點(diǎn)的Betw介數(shù)越大，結(jié)點(diǎn)越重要時，選擇緩存空間中請求內(nèi)容流行度低的chunk被替換；而當(dāng)結(jié)點(diǎn)重要程度小時，選擇流行度較高的內(nèi)容替換。對某一結(jié)點(diǎn)v和其中的緩存內(nèi)容chunk的集合{C}，chunk Ck被替換的概率如下式：

其中，分子表示結(jié)點(diǎn)v在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度，分母是請求內(nèi)容的Ck的流行程度，Pk服從Zipf模型，在實(shí)驗(yàn)中具體的實(shí)現(xiàn)是根據(jù)前一個周期內(nèi)Ck被請求的次數(shù)來計(jì)算，即：

其中，分子表示Ck內(nèi)容在上一個周期內(nèi)被請求的次數(shù)，分母表示上一周期內(nèi)所有內(nèi)容被請求的總次數(shù)。

3 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

為了驗(yàn)證文中提出的校園信息化網(wǎng)絡(luò)安全的ICN緩存機(jī)制，采用了能夠很好模擬校園網(wǎng)絡(luò)的TOSSIM仿真平臺[16]對ICN網(wǎng)絡(luò)緩存系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)；通過使用Python腳本實(shí)行實(shí)驗(yàn)case；最后使用Python的numpy及Matplotlib庫對仿真的腳本結(jié)果進(jìn)行可視化分析，從而評估緩存機(jī)制的性能，并驗(yàn)證其可行性。通過Python實(shí)現(xiàn)了外生請求到達(dá)模型和請求對象流行度模型的腳本程序來向模擬的校園網(wǎng)絡(luò)中注入請求，使用nesC來實(shí)現(xiàn)緩存網(wǎng)絡(luò)中幾種緩存組合策略，并運(yùn)行仿真腳本，最后分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3.1 參數(shù)設(shè)置

由于文中選用樹形層次的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1所示。越靠近上層的位置結(jié)點(diǎn)介數(shù)越大，在網(wǎng)絡(luò)中的位置越重要，因此所需分配的緩存空間也越大。本實(shí)驗(yàn)中最重要的根結(jié)點(diǎn)使用的cache size固定為50單位大小。實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置如表1所示：

表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)

3.2 緩存理論建模分析

根據(jù)下面的幾種組合方案設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)對比實(shí)驗(yàn)的Case：

1）LCE＋LFU

該case采用最簡單的沿途每個結(jié)點(diǎn)都緩存chunk副本的LCE緩存決策策略，使用最近經(jīng)常不被使用的LFU緩存替換算法。LFU算法實(shí)現(xiàn)相對簡單，由于只與緩存chunk的使用次數(shù)相關(guān)，因此在算法實(shí)現(xiàn)時只額外需要一個標(biāo)記為用來記錄該緩存chunk的使用次數(shù)即可。

2）LCD＋LRU

本次實(shí)驗(yàn)case中使用LCD緩存決策策略，即僅在命中結(jié)點(diǎn)的下一跳結(jié)點(diǎn)copy內(nèi)容chunk，同時結(jié)合最近最少使用（LRU）調(diào)度算法來實(shí)現(xiàn)單個結(jié)點(diǎn)上的緩存替換。該方法是ICN中最為廣泛使用又具有較好性能的緩存機(jī)制。

3）BetwReplace＋BetwProb

仿真的緩存網(wǎng)絡(luò)中使用協(xié)作式緩存機(jī)制。

3.3 結(jié)果分析

通過上面3組case的實(shí)現(xiàn)和對緩存系統(tǒng)中相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，運(yùn)行仿真程序，得到文本的輸出數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)并分析結(jié)果數(shù)據(jù)，針對緩存命中率、平均接入跳數(shù)和緩存替換率這3個性能指標(biāo)分別作出可視化分析，如圖4，圖5所示。

圖4 不同緩存機(jī)制的命中率分析

圖5 不同緩存機(jī)制的平均接入跳數(shù)分析

根據(jù)上述仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以看出，在保證較高緩存命中率的基礎(chǔ)上，結(jié)點(diǎn)具有更少的緩存替換次數(shù)和平均接入跳數(shù)的緩存機(jī)制是本文所提出的結(jié)合結(jié)點(diǎn)緩存替換率的BetwReplace緩存決策和考慮當(dāng)前替換緩存對象流行程度的BetwProb緩存替換算法的協(xié)作 式緩存機(jī)制，因此將其應(yīng)用于校園網(wǎng)絡(luò)具有更低的能量消耗，使得整個網(wǎng)絡(luò)效率大大提高。

4 結(jié) 論

ICN及其緩存技術(shù)研究逐漸成為下一代網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域的背景下，針對同樣作為新一代重要信息技術(shù)研究的傳感網(wǎng)技術(shù)，文中提出了一種面向校園網(wǎng)絡(luò)的ICN協(xié)作式緩存機(jī)制。主要研究并分析了ICN高效的緩存相關(guān)技術(shù)，并結(jié)合校園網(wǎng)絡(luò)以信息為中心的重要特性和其自身的網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)，將緩存大小規(guī)劃、緩存決策策略和緩存替換算法同時應(yīng)用于信息中心傳感網(wǎng)絡(luò)的緩存機(jī)制中，并結(jié)合學(xué)生用戶對網(wǎng)絡(luò)中不同請求對象的流行度模型，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種新的面向校園網(wǎng)絡(luò)安全的協(xié)作式ICN緩存機(jī)制。最后通過大規(guī)模仿真實(shí)驗(yàn)對比分析，驗(yàn)證了該緩存機(jī)制的是可行的，并且達(dá)到了預(yù)期的效率和良好的性能。

[1]張國強(qiáng)，李楊，林濤，等.信息中心網(wǎng)絡(luò)中的內(nèi)置緩存技術(shù)研究[J].軟件學(xué)報(bào)，2014，25（1）:154-175.

[2]王笑娟，劉彩鳳，羅斌.無線校園網(wǎng)絡(luò)安全策略規(guī)劃與設(shè)計(jì)[J].中國科技信息，2014（21）:114-115.

[3]馮文健，謝永盛.網(wǎng)絡(luò)實(shí)名認(rèn)證在校園網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（15）:52.

[4]賈磊，張新有.ACACRA:一種新的網(wǎng)絡(luò)緩存替換算法[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2011，32（7）:1293-1297.

[5]葉潤生，徐明偉.命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的鄰居緩存路由策略[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)與探索，2012，6（7）:593-601.

[6]劉外喜，余順爭，胡曉，等.CCN中選擇性緩存機(jī)制的研究[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2014，37（2）:275-288.

[7]曲大海.簡析信息化校園網(wǎng)絡(luò)安全管理及維護(hù)[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2015（6）:32-33.

[8]祝永健.VPN技術(shù)在信息化校園建設(shè)中的應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2012（32）:7692-7693.

[9]劉外喜，余順爭，蔡君，等.ICN中的一種協(xié)作緩存機(jī)制[J].軟件學(xué)報(bào)，2013（8）:1947-1962.

[10]李 軍，陳 震，石希.ICN體系結(jié)構(gòu)與技術(shù)研究[J].信息網(wǎng)絡(luò)安全，2012（4）:75-80.

[11]孫欣欣，王興偉，李潔.一種ICN中的啟發(fā)式路由機(jī)制[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2014，41（12）:8-10.

[12]吳 超，張堯?qū)W，周悅芝，等.信息中心網(wǎng)絡(luò)發(fā)展研究綜述[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2015，38（3）:455-471.

[13]范 晶，張國強(qiáng)，張國清.基于流量加權(quán)Betweenness提高網(wǎng)絡(luò)容量的方法[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2008（17）:4708-4711.

[14]歐 鵬，李志蜀，胡建，等.利用Betweenness Centrality計(jì)算網(wǎng)絡(luò)流量矩陣的新算法 [J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，41（1）:152-157.

[15]葉芬斌.基于SNM理論的技術(shù)范式變遷實(shí)證研究——以數(shù)碼化圖像顯示技術(shù)為例[J].科學(xué)學(xué)研究，2013，31（6）:818-828.

[16]孫發(fā)軍，吳昊.一個基于TOSSIM的異構(gòu)校園網(wǎng)絡(luò)仿真方案[J].計(jì)算機(jī)仿真，2007，24（10）:126-130.

Research on ICN cache mechanism for campus information network security

GUO Ya，LI Si-lan，LUO Jin-wei
（Guangdong Vocational College of Science and Technology Innovation，Dongguan 523960，China）

Aiming at weak network in campus network and data center features，considering the cache size，caching，decision making and cache replacement algorithm，research and design a kind of cooperative caching mechanism for campus network security.Efficient information center network（ICN）cache mechanism has greatly improved the efficiency of the content distribution and compare the different combination strategy and algorithm for the analysis of network performance，cache cache based on low energy consumption delay to solve homogeneity and network billiton empty，etc.The problems of caching mechanism.Finally，through large-scale simulation experiments validate the feasibility of cooperative cache mechanism in the campus network security and cache performance.

cache mechanisms；cache network；ICN；campus information

TN919.3

A

1674－6236（2016）24-0033-05

2016-01-11 稿件編號：201601065

國家自然科學(xué)基金（61120106008，61161140454）；國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863）（2013AA010401）

郭 雅（1980—），男，廣東信宜人，實(shí)驗(yàn)師。研究方向:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全。