ISBORD：基于资源描述的互联网搜索

⃝⃝可在www.sciencedirect.com上在线获取ScienceDirectICT Express 3（2017）48www.elsevier.com/locate/icteISBORD：基于资源描述的Zhiwei Yana，Sherali Zeadallyb，Guanggang Genga，ZhongjiangYan aa中国互联网络信息中心，北京，100190b肯塔基大学传播与信息学院，美国肯塔基州列克星敦，40506接收日期：2016年9月19日;接收日期：2016年12月8日;接受日期：2016年12月12日2016年12月23日在线发布摘要基于以信息为中心的网络（ICN）的概念和当前基于TCP/IP的Internet的成熟模型，提出了基于通用和可扩展资源描述的内容搜索，即ISBORD（InternetSearchingbasedonResourceDescription）。这一新颖的概念旨在提高内容搜索的效率，并简化最终用户的功能，以支持以内容为中心的互联网的发展c2016韩国通信信息科学研究所。出版社：Elsevier B.V. 这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http：//creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4. 0/）。关键词：互联网搜索;信息中心网络;资源描述1. 介绍当前的互联网架构不能有效地和高效地满足各种需求，包括安全性、移动性、可扩展性和服务质量，因为其原始设计中存在一些缺点[1]。最初的Internet设计的一个关键目标是有效地互连大型机和小型机，并提供对它们的有效远程访问。然而，这种端到端的方法，尤其是其具体的实际实施，已被确定为当前互联网架构的几个关键限制的根本原因。然后，各种附加组件，诸如网络地址转换（NAT）、移动IP（MIP）、内容分发网络（CDN）、对等（P2P）覆盖等，所有这些都以各种方式违反了原始互联网体系结构的几个方面，以便提供不是其原始需求的一部分的特征此外，最近人们注意到，信息是几乎所有通信的核心，特别是互联网使用[2]。这种以信息为中心的互联网使用方式提出了各种架构挑战，其中许多挑战并不是*通讯作者。电子邮件地址：gengguanggang@cnnic.cn（G. 耿）。同行评审由韩国通信信息科学研究所负责。这篇论文已经由教授处理韩东洙有效地处理当前的互联网架构，即使有各种插件上面提到的。解决这个问题的一个直接和统一的方法是取代“信息在哪里？”“什么是信息？”然后，以信息为中心的网络（ICN）概念被提出来解决“什么是信息”的问题。[3]的文件。在过去的几年中，各种ICN项目[4-这些建议的共同目标是通过为通信服务提供通用平台来实现内容的ICN方法还有望在支持各种类型的通信服务的同时，更好地应对断开、中断和瞬间拥挤效应[8，9]。ICN中还使用了一个命名系统，以便像基于TCP/IP的互联网一样有效地管理所有内容。然而，在这种命名系统中，用户很难直接识别内容的名称并调用内容寻址，尽管基于名称的路由是有效和安全的。相比之下，域名系统（DNS）是为了将名称映射到主机和网络的地址而今天，有超过3亿的第二级http://dx.doi.org/10.1016/j.icte.2016.12.0012405-9595/c2016韩国通信信息科学研究所。Elsevier B. V.的出版服务。这是CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http：//creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4. 0/）。Z. Yan et al. / ICT Express 3（2017）48-5149Fig. 1. ISBORD通信模型。域名覆盖1000多个顶级域名。DNS提供了比原始“主机表”更多的功能，因为可能有多个记录与给定的完全限定名称相关联。这种灵活性和可扩展性证明了DNS如何能够作为当前互联网中的基本和核心但目前的互联网用户也不可能记住这么多的DNS名称来检索相关信息。幸运的是，搜索引擎更友好地将DNS名称与互联网用户可以输入的关键字映射为信息配置文件，而不需要知道实际存在的DNS名称。它是concev-搜索引擎使用变得如此普遍，以致于对基于DNS的导航机制的容易访问将完全从用户界面消失但作为一种应用层解决方案，搜索引擎是另一个附加组件，它对当前Internet的安全性、可扩展性和效率提出了额外的挑战。基于上述考虑，在这项工作中，我们提出了一种新的互联网架构，基于资源描述（ISBORD）的互联网搜索，以支持直接模糊搜索的内容的基础上的描述，这是迅速成为一个新兴的互联网趋势。2. ISBORD为了提高可扩展性和效率，ISBORD由两层组成：管理层和路由层。 为了将ISBORD与当前的Internet体系结构设计区分开来，通信模型由两层组成，即指针池和资源池，如图所示。1.一、指针池：这一层应该涉及Internet资源注册信息当发布者想要 将 某 些 内 容 推 送 到 Internet 时 ， 相 关 信 息 （ 例 如Description：Server>对）将被注册到Pointer Manager。 指针管理器将同步此信息，例如CDN节点所做的。资源池：这一层的资源路由器负责根据用户的请求进行内容寻址和缓存。通常，应该支持两种类型的路由：基于名称的路由和基于名称的路由。在for- mer的情况下，路由器首先检查其本地缓存并响应图二. 资源说明的结构。就像今天的搜索引擎一样。如果请求不能在请求的跃点内得到满足，则指针管理器直接从服务器请求内容。在后一种情况下，内容名称用于直接从指定的服务器获取内容，就像命名数据网络（NDN）[5]中的路由器一样。ISBORD和NDN的区别在于，ISBORD使用了基于解析的路由，以改善用户体验，避免NDN中的名称解析覆盖。2.1. 信令消息为了支持此通信模型，应使用以下信令消息：Probe：该消息用于根据其中包含的描述请求内容。此外，在Probe消息中需要设置Time-To-Live（TTL），以指定该消息的跳数限制。当资源路由器接收到探测消息时，它用描述信息检查其本地缓存。如果不存在肯定匹配，则资源路由器传播探测消息，其中TTL减1。当TTL的值为零时，资源路由器应将探测消息发送到其默认指针管理器。反馈：此消息是对探测消息的响应。对于资源路由器，相关的Probe消息携带与描述匹配的内容。对于指针管理器，包含内容服务器的名称，以使资源路由器能够直接从服务器获取所请求的内容。同步：此消息是基于多播或广播的，用于在指针管理器之间同步内容描述和相关服务器2.2. 资源描述我 们以 可扩 展 和通 用的 方 式描 述资 源 的方 式对 于ISBORD的大规模部署至关重要。资源描述的结构如图所示。 二、以BEGIN开始，以END结束，部分描述由一个或多个关键字组成。作为基本元素的关键字由类型-长度-值（TLV）字段组织例如，如果用户想要获取====-−−×−N50Z Yan等 /ICT Express 3（2017）48-51图三. 网络模型李小龙，谁是电影明星，请求应该包含至少三个关键字：T1=名字，L1= 9，V1=李小龙T2=职业，L2= 10，V2=电影明星T3 =格式，L3 = 7，V3 =图片.见图4。平均内容搜索延迟。1−1−XH−1−H× 1−XH3. 绩效评价图 3显示了 我们用来评估=α×NXHN1−X在基于TCP/IP的因特网中通过使用内容搜索延迟作为性能指标。在这个模型中，查询节点是=α ×1 1XH−1H1XH（2H−1）N1（ 2H−1）N1在网络的中心和跳数限制传播探针信息为H。我们考虑的域中的路由器总数是（在跳数限制内）N。的拓扑1−XiamenX（2H−1）N1路由器是一个二叉树，这是一个简化的网络模型+1−（2H−1）N1×2 β。并广泛用于NDN缓存管理分析[10]。第一跳环中的路由器的数量是N1，第二跳环中的路由器的数量是21N1。采用相同的逻辑，第H跳环内的路由器数量为：N=N1+21N1+ 22N1+···+ 2H−1N1=（2 H− 1）N1。我们还假设内容的流行度是q，其表示内容在N个路由器内的缓存概率然后，QXN其中X是具有缓存内容的路由器的数量，并且这些路由器均匀地分布在N个路由器内。这意味着当所有路由器都缓存内容时，q为1;相反，当没有路由器缓存内容时，q为0。如果单跳探测/反馈往返延迟为α，从任何路由器到资源源或指针管理器的延迟为β，则ISBORD下内容搜索的平均延迟为：L1=q×α+（ 1−q）q× 2α+···+（ 1−q）H−1q×Hα+（1−q）H× 2β在基本的TCP/IP Internet中，内 容 搜 索 是 L22β 。 然 后 ， 基 于 TCP/IP 的 进 程 和 基 于ISBORD的进程之间的比较结果如图4所示，其中我们将N1，H，α和β分别设置为5，3，10 ms和20 ms [8]。如图4所示，随着缓存内容的路由器数量的增加，ISBORD可以显著降低内容搜索延迟，因为服务器-客户端模型被改变为仅关注内容名称及其描述的平面模型。相比之下，TCP/IP模型不能区分内容的流行程度，并且总是从可能是远程的源获取数据。然而，为了支持ISBORD中的高效内容搜索，NDN中使用的内容缓存方法应该由资源池中的路由器支持因此，与传统的TCP/IP网络相比，ISBORD还将4. 结论我们提出了一种新的互联网模型，即ISBORD，并简要评估其性能。ISBORD结合了当前Internet中搜索引擎使用的灵活的内容描述和高效的NDN路由方案。=α ×1−（1−q）H−1−H×（1−q）H1−q致谢我们感谢匿名评论者的宝贵意见。+（1−q）H×2β这些评论有助于我们提高本文的质量ISBORD的性能，并将其与内容搜索进行+1−N×2βZ. Yan等/ ICT Express 3（2017）48-5151国家自然科学基金项目：61303242。引用[1] A. Feldmann，互联网白板设计：什么和为什么？SIGCOMMCOMPUT. Commun. Rev. 37（3）（2007）59-64。[2] D. 特罗森湾北京大学计算机科学与工程学院，计算机科学与工程，2000。Mag.50（7）（2012）60-67.[3] B. 阿尔格伦角丹内维茨角Imbrenda，D.库彻湾奥尔曼，A以信息为中心的网络调查（草案），载于：Proc. Dagstuhl Seminaron Information-Centric Networking，Dagstuhl，德国，2011年2月[4] T. Koponen等人A data-oriented（and beyond）network architecture，in：Proc. of ACM SIGCOMM，Kyoto，Japan，Aug.27[5] V. Jacobson等人， Networking named content ，in：Proc. of ACMCoNEXT，Rome，December 1[6] M. Ain等人，D2.3 -体系结构定义、组件描述和要求，可交付成果，PSIRP第7次FP欧盟资助项目，2009年2月。[7] B. Ahlgren等人，第二个NetInf架构描述，4WARD EU FP7项目，2010年。[8] Z.W. Yan，J.- H. Lee，X.D.李，Y.- J. Park，利用域名系统进行可扩展和安全的以内容为中心的网络，Springer WPCJ. 84（3）（2015）2135-2149。[9] Z. Yan，S. 在Zaadly，Y。一种新型的车载信息网络--公园基于命名数据网络（NDN）的架构，IEEE InternetThings J. 1（6）（2015）525-532。[10] M. Li，命名数据缓存和路由的最新进展，项目报告，2013年12月。