命名数据网络原理、技术与应用
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前言

随着互联网业务的蓬勃发展,互联网用户的需求从主机之间的通信模式逐渐向主机到网络的信息重复访问演进,用户关注的重心从信息的存储位置转向信息本身。基于TCP/IP的传统网络架构难以适应这一趋势的转变,阻碍了网络发展,因此迫切需要新的技术解决方案突破传统网络架构对网络发展的限制。

在此背景下,为了摆脱传统体系结构对信息访问的束缚,以信息为中心的网络通信模型,即信息中心网络(Information Centric Networking, ICN)成为备受关注的焦点。信息中心网络的核心思想是采用以信息命名方式取代传统以地址为中心的网络通信模型,从而方便用户进行内容搜索和内容获取,实现从以IP为中心向以内容为中心的转变,解决地址空间可扩展、流量冗余、移动性、安全性等问题。

自信息中心网络思想提出以后,世界各国纷纷布局,启动了一系列相关研究项目。美国学术界率先启动了面向内容的网络体系架构相关研究项目,包括DONA、CCN、命名数据网络(Named Data Networking, NDN)等,欧盟也陆续启动了NetInf、PURSUIT/PSIRP、POINT等相关研究项目。其中,NDN与CCN思想类似,是美国国家科学基金于2010年8月宣布支持4个未来互联网架构方面的重点科研项目之一。经过科研人员的不懈努力,NDN项目取得了令人瞩目的发展,并被视作ICN未来网络架构中的主流技术,具有非常广泛的应用前景。

本书不仅对NDN的发展历史与趋势、基本架构与原理进行了阐述,还对NDN涉及的关键技术与最新进展、应用前景与实践进行了详细的讲解。本书第1章对网络的发展历史、网络发展面临的问题以及未来网络研究趋势进行了介绍,同时对围绕ICN开展的各种项目进行了简单概述。第2章对NDN进行了全面的介绍,呈现给读者完全不同于传统的互联网体系架构。第3~8章分别对NDN的命名机制、缓存机制、路由与转发机制、传输控制机制、移动性管理机制和网络安全等关键技术进行了详细的阐述,同时对NDN在这些关键技术上已取得的成果进行了总结分析,并对最新进展进行了追踪。第9章介绍了NDN的典型应用场景,包括NDN在物联网、移动网络、车联网以及特殊场景网络的应用。第10章阐述了NDN与TCP/IP网络的融合部署问题,并对相应的解决方案进行了详细分析。第11章介绍了开源软件平台NDN转发守护进程(NDN Forwarding Daemon, NFD),详细介绍了NFD的架构与各组成模块,同时阐述了其安装与使用过程。第12章对NDN仿真平台进行了论述,重点介绍了基于NS-3的事件模拟器ndnSIM与mini-NDN,并对其安装与使用进行了详细描述。

为便于读者检索,本书在附录中给出了NDN相关缩略语。

参与撰写和审校本书的人员还有来自北京邮电大学的博士生与硕士生,包括李诚成、贾庆民、陈清霞、李肖璐、张然、王芳、苏毅、许朝、徐京薇、吕潇阳、邹贵今、欧思维、王秋宁等。在此对大家表示衷心感谢。

最后,感谢人民邮电出版社的大力支持和高效工作,使本书能尽早与读者见面。

本书是作者在科研过程中对NDN的研究总结,希望能够对读者有所帮助。由于作者水平有限,同时NDN技术仍处于发展之中,因此书中难免存在疏漏,真诚地企盼读者批评指正。

作者

2018年9月