警告：警告链接这份文件是长期工作的结果，得到了答辩小组的批准，并提供给整个更广泛的大学社区。它受作者的知识产权保护。 这意味着在使用本文件时有义务引用和引用另一方面，任何伪造、剽窃、非法复制的行为都将受到刑事起诉。联系方式：ddoc-theses-contact@univ-lorraine.fr知识产权法。第122条。4知识产权法。条款L 335.2- L335.10http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.phphttp://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm海岸线和海岸线和IAEM用于AR C HI T读取N DN的路由协议他们是2017年19月19日，我没有看到任何公开的东西。来自L'o rra ine的Doctorat（提及计算机）通过埃利安·奥布里陪审团组成Rap port eurs：Pr. MohamedYacineGHAMRI-DOUDANEP R. FabioMARTIGNON前一个我的朋友： 博士。OlivierFOURMAUX医生Bertrand MathieuP R. FrancoisCHAROY在cadrants中：Pr。IsabelleCHRISMENTThomas SILVERSTON博士洛林计算机科学及其应用研究实验室-UMR 7503使用thesul类进行布局。1谢谢你首先，我要感谢他们在这四年里对我的帮助和耐心非常感谢我所有的朋友和同事，如果没有机会让我的头脑清醒过来，这篇论文就不会成功，所以我感谢我在梅斯棒球俱乐部的所有朋友和队友，以及所有在我需要的时候帮助我改变想法的人。特别是艾美、阿娜、罗曼、埃里克、塔蒂亚娜、摩根、可可、泽维尔、昆汀、盖伊、洛泰尔、玛丽-夏洛特、爱丽丝、克莱蒙斯、海伦、马克西姆、莎拉、波琳、巴蒂斯特、玛戈、皮埃尔、雷姆斯、丹尼尔、布鲁诺、翁贝托、凯尔、查德，以及所有我可能忘记但对我来说很亲近的人非常感谢我亲爱的艾美，感谢她在过去的一年里忍受我糟糕日子的能力。最后，对我的家庭给予了特别的关注，没有他们，我就不可能完成这篇论文。谢谢你对我姐姐、哥哥和父母的支持，也感谢他们在这场伟大、艰难和美丽的磨难中陪伴我的鼓励。一个伟大的功劳要归功于我的父母，他们给了我，除了精神上的帮助，经济上的帮助，使我能够在良好的条件下学习。此外，我想再次感谢我的母亲的参与和花时间阅读我的手稿。23我把这篇论文献给我的父母，他们一直相信我，4第一章简介9第二章从13第三章面向内容的网络中的路由37总结1.1论文.......................................................................................................9的背景和动机1.2问题.........................................................................................................................................101.3论文.....................................................................................................11的贡献和计划2.1导言.........................................................................................................................................132.2互联网架构................................................................................................................................2.3组通信.........................................................................................................................................2.4内容分发网络........................................................................................................................202.5对等网络................................................................................................................................ 212.6面向内容的网络....................................................................................................................232.6.1命名数据网络（NDN）/以内容为中心的网络（CCN）........................2.6.2面向数据的网络体系结构（DONA）......................................................................2.6.3发布-订阅互联网技术（PURSUIT）....................................................................282.6.4信息网络（NetInf）................................................................................................ 292.6.5其他体系结构........................................................................................................... 302.6.6面向内容的体系结构的比较.................................................................................. 312.7摘要......................................................................................................................................... 353.1导言.........................................................................................................................................373.2转发................................................................................................................................. 方案383.2.1转发试剂....................................................................................................................383.2.2无响应转发................................................................................................................415总结6第四章SRSC：基于SDN57第五章模拟实验83第六章在NDNX中实现：实验平台3.3路由图.....................................................................................................................................443.3.1网络中具有全局信令的路由.................................................................................. 443.3.2网络中具有本地信令的路由.................................................................................. 493.3.3具有集中信令............................................................................................................513.4不同解决方案的比较............................................................................................................533.5摘要......................................................................................................................................... 544.1导言.........................................................................................................................................574.2SDN在ICN.............................................................................................................58中的集成4.2.1SDN-ICN与IP..................................................................................... 58的集成4.2.2本机SDN-ICN集成...................................................................................................604.3用于CCN/NDN的（SRSC）................................................................................................624.3.1工作原理....................................................................................................................624.3.2启动阶段（即自举：...............................................................................................674.3.3规则转发阶段..............................................................................................................4.4摘要......................................................................................................................................... 825.1导言.........................................................................................................................................835.2模拟环境................................................................................................................................ 835.2.1参数............................................................................................................................ 845.2.2场景.............................................................................................................................865.2.3指标.............................................................................................................................875.3评估结果.....................................................................................................................................5.4摘要......................................................................................................................................... 946.1导言.........................................................................................................................................956.2虚拟化实验平台....................................................................................................................966.3通过我们的虚拟化实验平台对SRSC进行评估................................................................976.3.1SRSC................................................................................................. 97的可行性论证6.3.2SRSC的评估及其与NLSR........................................................................100的比较6.4讨论....................................................................................................................................... 1086.5摘要....................................................................................................................................... 109总结8第七章结论1117.1贡献摘要...............................................................................................................................1127.2未来工作...................................................................................................................1127总结8图115表表列表119参考书目121第一章简介总结1.1论文................................................................................................................................9的背景和动机1.2问题..............................................................................................................................101.3论文..............................................................................................................................11的贡献和计划1.1论文的背景和动机L’Internet est un réseau de données mondial dont l’utilisation n’a cessé de croître depuisune 最近，出现了新的内容分发服务;除了诸如Web或电子邮件的文本内容之外，用户实际上可以首先通过下载然后通过视频流分发系统来访问诸如音频或视频文件的多媒体内容如果在2000年代，许多用户下载音频文件（MP3格式），特别是通过P2P平台的出现，如Napster [ 2 ]，然后通过新的P2P系统，如eDonkey [ 3 ]或BitTorrent [ 4 ]，视频文件，新的视频分发平台随后出现，后者允许用户观看流媒体视频，也就是说，在下载视频时观看视频，而不再是事先下载整个文件目前，视频流占互联网总流量的大部分;设备制造商思科宣布，到2021年，82%的流量这些年来，当今互联网的使用方式发生了巨大的变化，而架构本身几乎没有变化。事实上，如果9第一章。简介10这种因特网体系结构因此，对于TCP/IP，IP数据报寻址主机以使它们端到端地通信，并且TCP协议使得可靠的传输成为可能[14]。虽然已经提出了诸如组通信（多播）[15]、对等（P2P）[16]或内容分发网络（CDN）[17]之类的改进，但是由于用户主要对内容而不是其位置感兴趣，已经为未来的因特网提出了新的面向内容的体系结构[19]，20、21、22]。这些体系结构通常称为以信息为中心的网络（ICN），它关注的是数据本身，而不是网络中的主机;数据被命名，主机不再被命名。因此，消息的路由不再像IP体系结构的情况那样基于主机地址，而是基于数据的名称。这些新的体系结构被设计成允许大规模的内容分发，同时向网络中添加新的功能，例如任播通信，[23]允许将请求定向到具有内容的一个或多个源。它们还允许网络实体（路由器）将数据存储在它们的存储器中，以便在将来的请求中重新传输数据。因此，内容最终更接近用户，减轻了网络负载，减少了延迟。 为用户提供服务并提高他们的体验在对面向内容的网络进行研究的同时，还定义了软件定义网络（SDN），以在网络管理中提供灵活性软件网络允许数据计划（数据传输）的分离通过使用称为控制器的可编程实体来控制（路由）网络的平面。路由决策在控制器中被外部化，控制器可以执行精细路由、流路由或分组路由。这种灵活性似乎非常适合为面向内容的体系结构提供新的路由计划1.2问题在这篇博士论文中，我们研究了新的面向内容的体系结构，这些体系结构被设计为未来互联网的基础这些面向内容的体系结构寻址的是数据，而不是网络主机，这意味着IP网络中使用的路由机制不再适用于这些新体系结构。因此，如果没有路由计划，面向内容的体系结构就无法完全发挥作用，因此不能部署来取代当前的Internet体系结构。因此，必须提出新的路由机制，以适应1.3. 贡献和论文面向内容的架构。这些新机制还必须利用ICN架构提供的新功能，例如内容缓存。1.3贡献和论文计划因此，在这篇博士论文中，我们研究了面向内容的体系结构的不同路由机制，并提出了一种新的命名数据网络（NDN）体系结构的路由协议这篇论文的贡献是多方面的：— 我们介绍了面向内容的体系结构的最新技术水平，但更具体地说，介绍了适用于这种新型体系结构的— 我们提出了基于SDN的NDN路由方案（SRSC）。— 我们通过模拟实验来评估SRSC的性能— 通过这些结果，我们表明不需要为所有节点配备存储容量。这一结果非常重要，因为它向运营商表明，— 我们将SRSC部署到在本手稿中，我们首先在第2章中介绍了当前的互联网其内容分发方法。然后，我们介绍并比较了主要的面向内容的体系结构，并证明了我们在工作中使用NDN体系结构的选择。第3章介绍了文献中适用于这些新体系结构的各种路由解决方案的最新技术水平在第4章中，我们介绍了我们的SRSC路由协议，即CCN/NDN的基于SDN的路由方案，它基于SDN范例并允许任播路由，即到最近的内容副本。我们还回顾了软件网络的范式，以及将这些软件网络与面向内容的网络相结合的相关工作。在第5章中，我们通过NS-3网络模拟器及其ndnSIM模块的模拟实验来评估SRSC协议的性能。它的性能是用泛洪来看待的，泛洪11第一章。简介12我们将在第6章中介绍我们在NDNX中的SRSC实施以及我们通过Docker的虚拟化体验平台。我们通过将SRSC与NLSR进行比较来评估其性能，NLSR已成为NDNX中可用的路由协议最后，我们在第7章结束了这份手稿，在那里我们总结了我们的贡献，并提出了未来工作的前景。我们还列出了在这个博士学位的框架第二章从互联网到面向内容的网络总结2.1导言132.2互联网架构......................................................................................................................2.3组通信....................................................................................................................................2.4内容.............................................................................................................分发网络202.5对等......................................................................................................................网络212.6面向内容.........................................................................................................的网络232.6.1命名数据网络（NDN）/以内容为中心的网络（CCN）2.6.2面向数据的网络体系结构（DONA）......................................................................2.6.3发布-订阅互联网技术（PURSUIT）...................................................................282.6.4信息网络（NetInf）............................................................................................. 292.6.5其他体系结构...................................................................................................................... 302.6.6面向内容的............................................................................................. 体系结构的比较312.7摘要352.1简介L’Internet est un réseau de commutation de datagrammes qui offre un service de type 它建立在网络中的不同主机端到端通信的模型上，并基于TCP/IP协议栈[24，14]。在2000年代，随着无线技术（如WIFI）或移动电信（3G/4G/5G）的到来，主机现在可以移动，用户可以通过手机（智能手机）或笔记本电脑等设备为了使实体能够相互通信，因特网上的主机使用IP协议并通过它们的IP地址来标识。然后，Internet基于客户端-服务器模型，其中客户端-主机向服务器-主机发出请求。Google.com book.com C’est le cas notamment du Web où des clients envoient leurs requêtes versdes serveurs web (ex : Face-13第二章。 从14FI guRE2.1随着互联网的民主化，这种在互联网早期占主导地位的客户端-服务器模式事实上，除了文本内容（Web、电子邮件）之外，新的多媒体内容也通过下载或流媒体网站消费，大大增加了交换的流量。如图2.1所示，流量从1984年的每月15 GB左右增长到2014年的每月数十EB30年前整个互联网的年流量几乎不由于因特网的体系结构最初并不是为传输如此大量的数据而设计的，因此已经开发了新的技术来使其能够承受这种流量负载。事实上，如果单个服务器提供的内容变得非常受欢迎，并且因此经常被许多用户请求，则单个服务器可能没有足够的资源。这些新提出的技术允许在本章中，我们将更详细地介绍Internet的体系结构，然后研究在此网络中实现内容分发的各种解决方案。特别是，我们介绍了组通信技术，也称为多播网络，然后我们讨论了内容分发网络，或内容删除网络[17]，最后是对等网络[16]。然后，我们解释了面向内容的网络的概念，然后2.2互联网架构Internet的体系结构基于TCP/IP模型。用于实现网络互连的IP协议被设计为将消息（数据报）从源传输到目的地。它本身没有网络中的主机由32位（IPv4）或128位（IPv6）长度的唯一地址（称为IP地址）标识。后者是分层的，由两部分组成：2.2. 互联网架构15互联网中的路由因此，因特网的基础设施包括路由器，路由器是负责将数据报路由到它们的目的地的机器。为此，互连设备在路由器中设置这些路由表后，数据报将根据其目标地址通过与该目标地址关联的路由器接口进行转发。这种通过路由器接口转发数据报的行为称为转发。因此，从一个路由器到另一个路由器，数据报将越来越接近目的地，直到到达它。在互联网上，我们称之为跳路由。逐跳路由，因为接收到IP数据报的每个路由器将再次查阅其路由表并通过输出接口将其转发到目的地。这些路由协议可以分为两类：链路状态和距离矢量。例如，所谓的链路状态协议（如OSPF或IS-IS [26]）会将每个路由信息传递给网络中的所有路由器，从而提供完整的路由信息集。到达目的地的可能路径。因此，网络中的所有路由器都将具有相同的拓扑视图。然后，使用Dijkstra算法计算可能路径中的最短路径获得最短路径后，将选择该路径来路由数据报。距离矢量协议，如RIP [28]或IGRP [29]，满足于仅传输使用Bellman-Ford算法计算的到达目的地的最佳路径因此，每台路由器只向其邻居广播到达目的地的最佳路径。互联网是几个运营商网络的互连，这些运营商网络相互依赖地管理。运营商的网络本身可能会被切断在自治系统（AS）中，每个自治系统都有自己的管理方案。因此，在其自己的网络或其AS内，运营商将寻求优化数据报的路由成本，并将使用内部路由协议，如OSPF、IS-IS或RIP以获取最短路径。在不同的AS之间，运营商不一定使用最短路径，这可能取决于与其他运营商的经济伙伴关系。所使用的域间路由协议是BGP（v4）[31]，它基于路径向量，并允许运营商例如，图2.2显示了运行内部路由协议（IS-IS、RIP和OSPF）和外部路由协议（BGP）的三个AS。因此，可以想象，在运营商之间达成协议或网络管理员做出选择后，BGP不会通告最短路由。一个可能的结果是，当AS2的Router3希望向AS3发送数据报时，它不能使用它和Router1之间的直接路由，而是必须优先考虑通过Router7的路由，从而优先考虑
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