面向内容中心网络的命名数据自组织语义存取机制研究

This proposal is oriented to the intelligent communication and semantic processing problem in Content-Centric Networking caused by the intelligent and efficient access of large-scale dynamic and distributed data. We propose a suit of self-organized semantic access schemes: first, to cope with the contradiction between the pursuit of efficient and scalable routing and semantic access focuses on complex semantic processing, we propose a routing model and self-organized semantic processing algorithm for complex semantic request based on the mechanisms of data naming and identification routing; then, based on the fact that the efficiency of location- independent identification routing depends on the distribution structure of named data, we propose a distributed order storage and dynamic organization scheme and distributed routing protocol driven by storage parameters based on hierarchical namespace; last, to fulfill the efficiency of both semantic query routing and orderly storage routing and simplify the complexity of the routing protocol, we propose a technique for fusing and optimizing of query routing and storage routing. Our proposal is expected to provide key technology and theory support for both efficient and intelligent semantic access in content-centric networks and distributed systems.

本项目面向内容中心网络（Content-Centric Networking,CCN）体系结构，针对大规模动态分布数据的智能高效存取所引发的路由通信智能与语义处理问题，提出一整套自组织语义存取框架方案：首先，针对路由追求高效可扩展与语义存取侧重复杂语义处理之间的矛盾，提出一种基于数据命名与标识路由机理的复杂语义请求路由模型和自组织语义处理算法；接着，针对位置无关性标识路由的效率依赖于命名数据分布结构的事实，提出一种基于层次命名空间的命名数据分布有序存储和动态组织方案，以及存储参数驱动的分布式路由协议；最后，为同时满足语义查询路由与有序存储路由的效率，并简化路由协议的复杂度，提出一种查询路由与存储路由的融合技术及其优化方案，为以内容为中心的网络和分布式系统的智能、高效语义存取提供关键技术和理论支持。

命名数据网络基于数据的层次化命名实现了基于名字的路由以及数据聚集，从而能将互联网中的动态分布内容实现从“地址关联”转换为“名字关联”，成为未来网络的研究热点。针对大规模动态分布数据的智能高效存取所引发的路由通信智能与语义处理问题，基于命名数据网络NDN研究提出动态分布内容的自组织语义存取框架方案。具体包括：动态分布内容的语义查询方案、分布式关系数据库查询方案、Top-k查询方案、Web数据管理方案和动态分布内容语义整合方案。同时还研究了层次标识路由的语义聚合算法、数据聚合类型、响应策略以及路由融合优化方法，以提高系统性能。最后还基于已有工具NFD、ndn-cxx等设计与编制分布式数据库查询、Top-k查询、Web资源管理以及分布式数据挖掘应用。项目提出的框架方案、算法对于各种动态网络环境下的内容的自组织语义查询、存储、整合、处理和优化提供了多种可行的方案和有效的方法。基于相关研究成果发表论文15篇，其中被SCI索引4篇、EI收录4篇、CPCI(原ISTP)收录1篇，三大索引共检索9篇，申请国家发明专利4项，其中1项已授权办理登记中，申请软件著作权7项，培养硕士研究生6名。