Abstract

Named data networking (NDN) has emerged as a new architecture derived from the strength and limitations of current Internet architecture to cope with today’s Internet usage. Several NDN features bring potential advantages in routing method over any Content Delivery Network (CDN). But the name based forwarding poses unique challenges to scale huge number of complex name structures and unbounded name spaces in limited amount of memory. Additionally, high look-up time is required while searching a data from a massive amount of database and huge number of communications are occurred for the real-life applications which require intensive updates (e.g., archival data, Internet banking). In this paper, we propose changes in current NDN architecture and forwarding method with an aim to develop a lightweight solution to the said problems. Instead of storing the database in all routers according to link state routing, we store them in selected nodes, called special nodes, using a compact data structure like binary Patricia trie. We exploit the concept of connected dominating set (CDS) to select such special nodes and develop modified algorithms for update dissemination and interest/data forwarding accordingly. Finally, the performance of the proposed scheme is analyzed through extensive experiments in real-world graphs with real dataset in terms of update, storage, and look-up time overheads. Then the same are compared with the existing routing method used in NDN. The results show a reduction of 70–80% in both the storage and update overheads and more than 60% reduction in FIB look-up time in the proposed method.

中文翻译：

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使用连接支配集和 Patricia Trie 的命名数据网络中的高效数据存储和名称查找

摘要

命名数据网络 (NDN) 已作为一种新架构出现，它源自当前 Internet 架构的优势和局限性，以应对当今的 Internet 使用。与任何内容交付网络 (CDN) 相比，几个 NDN 功能在路由方法方面带来了潜在优势。但是基于名称的转发对在有限的内存中扩展大量复杂的名称结构和无界名称空间提出了独特的挑战。此外，在从海量数据库中搜索数据时需要较长的查找时间，并且对于需要密集更新的现实生活应用（例如，档案数据、网上银行）发生大量通信。在本文中，我们提出了对当前 NDN 架构和转发方法的改变，旨在为上述问题开发一种轻量级的解决方案。我们不是根据链路状态路由将数据库存储在所有路由器中，而是将它们存储在选定的节点中，称为特殊节点，使用像二进制 Patricia trie 这样的紧凑数据结构。我们利用连接支配集（CDS）的概念来选择这样的特殊节点，并相应地开发用于更新传播和兴趣/数据转发的修改算法。最后，在更新、存储和查找时间开销方面，通过在具有真实数据集的真实世界图中的大量实验来分析所提出方案的性能。然后与NDN中使用的现有路由方法进行比较。结果表明，在所提出的方法中，存储和更新开销均减少了 70-80%，FIB 查找时间减少了 60% 以上。我们将它们存储在选定的节点中，称为特殊节点，使用像二进制 Patricia trie 这样的紧凑数据结构。我们利用连接支配集（CDS）的概念来选择这样的特殊节点，并相应地开发用于更新传播和兴趣/数据转发的修改算法。最后，在更新、存储和查找时间开销方面，通过在具有真实数据集的真实世界图中的大量实验来分析所提出方案的性能。然后与NDN中使用的现有路由方法进行比较。结果表明，在所提出的方法中，存储和更新开销均减少了 70-80%，FIB 查找时间减少了 60% 以上。我们将它们存储在选定的节点中，称为特殊节点，使用像二进制 Patricia trie 这样的紧凑数据结构。我们利用连接支配集（CDS）的概念来选择这样的特殊节点，并相应地开发用于更新传播和兴趣/数据转发的修改算法。最后，在更新、存储和查找时间开销方面，通过在具有真实数据集的真实世界图中的大量实验来分析所提出方案的性能。然后与NDN中使用的现有路由方法进行比较。结果表明，在所提出的方法中，存储和更新开销均减少了 70-80%，FIB 查找时间减少了 60% 以上。我们利用连接支配集（CDS）的概念来选择这样的特殊节点，并相应地开发用于更新传播和兴趣/数据转发的修改算法。最后，在更新、存储和查找时间开销方面，通过在具有真实数据集的真实世界图中的大量实验来分析所提出方案的性能。然后与NDN中使用的现有路由方法进行比较。结果表明，在所提出的方法中，存储和更新开销均减少了 70-80%，FIB 查找时间减少了 60% 以上。我们利用连接支配集（CDS）的概念来选择这样的特殊节点，并相应地开发用于更新传播和兴趣/数据转发的修改算法。最后，在更新、存储和查找时间开销方面，通过在具有真实数据集的真实世界图中的大量实验来分析所提出方案的性能。然后与NDN中使用的现有路由方法进行比较。结果表明，在所提出的方法中，存储和更新开销均减少了 70-80%，FIB 查找时间减少了 60% 以上。在更新、存储和查找时间开销方面，通过在具有真实数据集的真实世界图中的大量实验来分析所提出方案的性能。然后与NDN中使用的现有路由方法进行比较。结果表明，在所提出的方法中，存储和更新开销均减少了 70-80%，FIB 查找时间减少了 60% 以上。在更新、存储和查找时间开销方面，通过在具有真实数据集的真实世界图中的大量实验来分析所提出方案的性能。然后与NDN中使用的现有路由方法进行比较。结果表明，在所提出的方法中，存储和更新开销均减少了 70-80%，FIB 查找时间减少了 60% 以上。