答辩公告
我的位置在: 首页 > 答辩公告 > 正文
何大成博士生答辩公告
浏览次数:日期:2021-09-13编辑:研究生秘书

学位论文简介

命名数据网络(Named Data NetworkingNDN)是一种以数据内容为中心的新型网络架构,能有效解决传统TCP/IP网络在移动性、安全性和可扩展性等方面遇到的瓶颈,在工业互联网、智能家居、边缘计算、区块链等新型业务场景和领域已实现部署应用并获广泛关注。相比于IP地址,数据名具有更强、更灵活的表达能力,但同时也加剧了包查找转发面临的性能挑战。然而,现有方案在查找性能和存储效率方面还存在一定的扩展性问题,难以应对链路速度和转发规则数目的持续增长。本文面向命名数据网络的转发平面,以哈希机制为基础,针对查找速度和存储效率的挑战研究高性能数据名查找算法。主要贡献如下:

  1. 论文提出了一种基于特征前缀的数据名过滤算法(Feature Prefix based Name Filtering, FPNF),通过提取特征前缀构建布鲁姆过滤器,快速过滤掉最终无法匹配有效规则的兴趣包,以保障极端情况下的查找性能,保障网络稳定性。该方法可与多种数据名查找算法结合,协同完成高效数据名查找并提高极端情况的查找性能;

  2. 论文提出了一种全新的探测思路以提升数据名查找性能。通过构建定长的字符索引建立布鲁姆过滤器将哈希探测转化为布鲁姆过滤器探测。因为字符索引结构、长度确定且字符数目可控,方便一次读入进行高效处理。此外,连续多次的布鲁姆过滤器探测比连续多次哈希探测的缓存利用率更高,也可有效减少探测过程的访存开销,从而加快数据名查找;

  3. 论文提出了一种布鲁姆过滤器辅助的二分搜索算法(Bloom-filter assisted Binary Search, BBS)。将传统二分算法BSH中每个哈希表需要维护的数据名前缀细分为真实前缀和虚拟前缀,并采用布鲁姆过滤器维护虚拟前缀以减少空间开销。在查找过程中,综合布鲁姆过滤器和哈希表探测的结果来共同决定二分查找的下一步。BBS能在查找性能和存储效率之间获得更好的折衷,综合性能更优;

  4. 论文提出了一种基于分组分治策略的数据名查找机制。根据规则长度在N个连续且不相交区间(0, L1](L1, L2]...(Ln-1, Ln](Ln, +)中的分布情况对规则集进行分组,再针对每一个规则组的特点采用不同的数据结构和算法,充分发挥不同查找算法的优势并规避其劣势,进而提升整体性能。

主要学术成果

  1. D HeD ZhangK XuK HuangY 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) 2021, 33(3), 735-752.

  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) DOI10.1109/JIOT.2021.3053842

  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,2015457),934-952