基于显式反馈的内容中心网络拥塞控制算法研究

CCN（Content-Centric Networking）is a hot topic in the field of future Internet architecture at present. Learning from our research experience of congestion control in the traditional TCP/IP Network and according to the transmission characteristics of CCN network, this project uses feedback control theory to solve the problem that the implicit feedback congestion control mechanism of TCP is not suitable in CCN. Based on feedback theory, we propose an explicit congestion control algorithm and Interest control protocol for CCN which mainly includes a congestion detection mechanism based on increment predict algorithm, an explicit mechanism to feed back congestion level by integrating PID controller and extend NACK, and a rate control algorithm that the receiver and in-network nodes collaborate together. In the end, we use fluid model to analyze and evaluate the algorithm performance. Our project will further improve the theoretic base of CCN congestion control and promote the research of CCN protocols and architecture.

内容中心网络（Content-Centric Networking, CCN）是当前未来互联网体系结构研究领域的热点课题。本课题针对传统TCP协议的隐式拥塞控制机制不适用于CCN网络的问题，借鉴我们在传统TCP/IP网络拥塞控制领域的研究经验，根据CCN网络传输特点，采用反馈控制理论，提出基于显式反馈的CCN网络拥塞控制机制。通过采用增量预测算法计算链路平均负载因子的方法来实现拥塞程度的显式检测及预测，采用PID控制器与扩展NACK相结合的方法设计拥塞程度的显式反馈机制、以负载水平值作为耦合变量实现接收端与网内节点协同的Interest速率控制，以此设计基于显式反馈的CCN网络拥塞控制算法，形成CCN网络的Interest传输控制协议，并采用流体模型对算法和协议性能进行建模分析与评价。通过本项目的研究，将进一步完善内容中心网络拥塞控制的理论基础，推动内容中心网络通信协议及体系结构的研究。

内容中心网络（Content-Centric Networking, CCN）是当前未来互联网体系结构研究领域的热点课题。本项目针对传统TCP协议的隐式拥塞控制机制不适用于CCN网络的问题，借鉴我们在传统TCP/IP网络拥塞控制领域的研究经验，根据CCN网络传输特点，采用反馈控制理论，提出基于显式反馈的CCN网络拥塞控制机制。本项目主要在CCN网络的传输模型、多路径转发策略、以及基于显式反馈的拥塞控制机制等方面开展了研究工作，取得了一系列的成果。代表性成果主要包括：1) 提出了一种CCN/ICN网络内容传输性能的分析模型，该模型可为ICN体系架构和协议设计和评估提供参考；2) 提出了一种CCN网络多路径转发策略DMF，DMF可显著提升CCN网络的传输性能；3) 探索了将CCN应用于数据中心网络DCN，可缓解DCN中的TCP Incast问题，提高DCN网络传输性能。通过本项目的研究，在国际高水平刊物和重要国际学术会议上发表录用论文8篇，其中包括在SCI期刊或专业学报上发表论文3篇，在中国计算机学会CCF推荐的国际学术会议上发表论文4篇，申请国家发明专3项，培养博士/硕士研究生4名。研究成果进一步完善了内容中心网络拥塞控制的理论基础，有力推动了内容中心网络通信协议及体系结构的研究，也有助于未来互联网体系结构及其关键技术的发展。