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学位论文简介

互联网已成为现代社会中人们获取信息最快捷的方式，而随着大数据时代的来临，互联网中信息量愈加庞大，信息更新愈加频繁，因而对于互联网的各方面性能都提出了更高的要求。现有的TCP/IP互联网架构经过几十年的发展，在当今大数据时代的浪潮冲击下逐渐显露出诸多问题。而命名数据网络（NDN）是一种以内容为中心的新型网络架构，具有广播通信、网络流量负载均衡的特点，NDN路由器功能性更强，记录的信息更多，这些优势使得NDN在物联网、边缘计算、5G通信、区块链等当下热门领域及应用有着极大的应用潜力。信息转发是网络的核心功能之一，为了提高信息转发的能力，NDN设计了独特的路由信息转发方式，其中一个基础也是关键的问题就是命名查找。而高效率的命名查找算法面临以下三个挑战，第一，考虑到当前的网络环境，当NDN面临恶意攻击时，如何从命名查找方式上提高NDN对抗恶意攻击的能力；第二，考虑到未来大数据网络的发展趋势，NDN需要实现大数据流量级别的命名查找、更新算法；第三，考虑到时空开销的成本，NDN需要查找速度快、存储效率高的命名查找算法。本文针对上述问题对高性能哈希命名查找技术展开研究，以下为主要创新性研究成果：

1. 论文提出了一种面向拒绝服务攻击的高效NDN命名查找算法，通过特征前缀强大的过滤性能，提高了NDN在拒绝服务攻击下的转发能力，相比于现有命名查找方案，该算法可以显著提高NDN对于拒绝服务攻击的抵抗能力；

2. 论文提出了一种基于字符索引结构的高效哈希命名查找算法，通过字符索引的设计，减少了哈希查找次数，全面提高了NDN命名查找效率；

3. 论文提出了一种基于二分法的高效命名查找算法，通过使用布鲁姆过滤器存储“虚拟”前缀的方式，在维持命名查找速度的基础上，大幅减少了现有二分法命名查找算法的空间开销，对时空开销进行了折衷平衡；

4. 论文提出了一种基于分组处理的高性能哈希命名查找算法，针对规则集本身的特点，对命名前缀进行分组，根据不同情况的命名前缀采用不同的处理方式，提高命名查找的速度，还利用并行技术进一步提升了命名查找的效率。

主要学术成果

1. D He，D Zhang，K Xu，K Huang，Y Li. A Fast and Memory-Efficient Approach to NDN Name Lookup[J] China Communications. 2017, 14(10). 61-69. (SCI)

2. D He, D Zhang, Y Li, W Liang, Y Meng. An Efficient and DoS-Resilient Name Lookup for NDN Interest Forwarding[J]. Connection Science. 2021.(SCI, CCF C) DOI：10.1080/09540091.2021.1875988（已录用）

3. Li Y, Zhang D, Huang K, He, D & Long, W. A memory-efficient parallel routing lookup model with fast updates[J]. Computer Communications, 2014, 38(1). 60-71. (SCI, CCF C)

4. W Liang, L Xiao, K Zhang, M Tang, D He, K Li. Data Fusion Approach for Collaborative Anomaly Intrusion Detection in Blockchain-based Systems[J]. IEEE Internet of Things Journal. 2021 (SCI) DOI：10.1109/JIOT.2021.3053842（已网络发表）

5. 李彦彪，张大方，黄昆，何大成，曾彬. PMST:一种面向高性能IP查找的双向平衡流水线结构. 中国科学，2015，45（7），934-952