Future Internet Architecture:
Ad Hoc Networking via Named Data
MobiArch’10, September 24, 2010, Chicago, Illinois, USA
汇报人：陈小惠

论文题目
Ad Hoc Networking via Named Data

论文作者
Michael Meisel（UCLA）
Vasileios Pappas（IBM Research）
Lixia Zhang（UCLA）

实验室
Internet Research Lab in University of California, Los Angeles
提纲

论文背景

互联网发展趋势
传统解决方案
Named Data Networking
NDN for Ad-Hoc Networks
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks




论文背景（调研补充）

项目来源
A Survey of the Research on Future Internet Architectures, IEEE Communication Magazines 2011.7
论文背景（调研补充）

项目来源
Future Internet Architecture (FIA) program
NSF2010 & $ 8 million & 3years
Named Data Networking
Mobility First
FIA
NEBULA
eXpressive Internet Architecture
1970s
1970s~2009年
CCN概念提出
TRIAD，DONA项目
2009年
2010年
PARC发布CCNx
NSF发布FIA-NDN
http://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=117611&org=NSF&from=news
论文背景（调研补充）

课题题目:
Named Data Networking

课题承担人:
Lixia Zhang, UCLA

合作机构:
互联网发展趋势（调研补充）
年均增长率最高
互联网流量与日俱增，
2014年将会达到2010年的3
倍，而其中视频数据的比例
将越来越高
移动网络数据流量剧增，
2014年将达到2010年的16倍，
其中视频数据将达到20倍。
数据来源：Cisco Visual Networking Index:
Forecast and Methodology, 2009-2014, 2010.6
提纲

论文背景

互联网发展趋势
传统解决方案
Named Data Networking
NDN for Ad-Hoc Networks
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks




传统解决方案- The IP-Routing-Based Approach

无线网络中的路由协议
Proactive (WRP, DSDV…)
Reactive (DSR, AODV…)
Hybrid proactive-reactive (ZRP, HARP…)

现有基于IP路由机制的共性
1. 网络中每个结点都需要分配IP地址
2. 数据发送方指定接收方地址
3. 单径路由传输数据
4. 单跳间点对点传输数据（没有利用广播特性）
传统解决方案- The IP-Routing-Based Approach

现有解决方案的缺点
1. Infrastructure-free型移动网络，难以实现节点IP分配，
（大量移动设备的出现，而IP地址有限）；
2. 传统有线网络中，IP表征了拓扑位置，使得网络可以通
过IP聚合实现规模化。而移动设备组成的Ad-Hoc网络中的
IP由谁来分配？如果IP地址仅是一个唯一的标识，分配IP
还有意义么？
A网段
B网段
传统解决方案- The IP-Routing-Based Approach

现有解决方案的缺点
3. 次优的数据推送机制，如中途节点的Caching机制；
丢包
移动到别处
传统解决方案- The IP-Routing-Based Approach

现有解决方案的缺点
4. 高动态性的大规模移动网络的路由协议开销较大；
5. 发送节点指定接收节点的地址，没有利用无线信道的广播特
性。（动态性接收节点进行路由决策优于发送节点）
C T2
D
路由表
Dest: C Next hop: B
C T1
A
B
提纲

论文背景

互联网发展趋势
传统解决方案
Named Data Networking
NDN for Ad-Hoc Networks
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks




Named Data Networking （调研补充）
也被称为CCN（Content-Centric Networks ），是以数据
为第一类实体的新型网络架构。
http://www.parc.com/work/focus-area/content-centric-networking/
Named Data Networking


‘到什么地方’ ->‘要什么东西’
IP 地址->数据名称
数据需求
网站域名
数据需求
数据名称
DNS
……
请求数据
Named Data Networking

3-way exchange
 Name prefix announcements
 Interest forwarding
 Data return
4. 我好像听说过别人有呢
1. 同志们，我下到变形金刚3了
3. 想看变形金刚3呀，
谁有呀？传一个呀！
2. 是嘛，有需要我找你哦。
Named Data Networking

保护通信安全->保证数据安全
Named Data Networking （调研补充）
FIB: Forwarding Information Base
Named Data Networking （调研补充）
提纲

论文背景

互联网发展趋势
传统解决方案
Named Data Networking
NDN for Ad-Hoc Networks
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks




NDN for Ad-Hoc Networks
节点不再需要分配IP地址
 多径数据传输提升网络传输性能
路由不存在环路（没有基于IP路由表寻路）
 更佳的缓存机制，网络稳定性不再影响缓存有效性
传统传输层和IP层的缓存机制受网络稳定性的影响非常大，
且传统的缓存内容为objects，而不是fragments of objects
 NDN适用于各种通信网络（3G，P2P，DTN）

LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks
Request Phase
End-to-end
Communication
Data Phase
LFBL RP
传统路由建立
我要找节点B
我要看变形金刚3
B
A
B
B最终响应A，确定数据传输路径
A
A并不知道谁会响应自己
C

M. Meisel, V. Pappas, and L. Zhang. Listen first,broadcast later: Topology-agnostic
forwarding underhigh dynamics. Technical Report 100021, UCLAComputer Science
Department, 2010.
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks
Request Phase
End-to-end
Communication
Data Phase
接收节点决定是否转发带来了两个问题
我是否适合转发数据呢？
其它哪些节点会转发数据？
我要等多长时间呢？
Responder
Requester
LFBL转发机制
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks

LFBL包头
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks

节点状态
 距离表(N为转发节点，E为终端节点)


三个记录的数值
 the highest sequence number
 the distance from N to E
 the variance of the distance from N to E
距离表的更新
 只要听到了广播包就进行距离表更新
 所更新的距离为N到终端节点的距离
 srcDist + distance metric of this hop
 比较seqnum，决定是否更新distance
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks

节点状态
 响应表


数据NAME<->响应者（srcId）
快速定位数据发布者
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks

Forwarding阶段
 确定自身是否可为转发节点
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks

Forwarding阶段
 确定节点的侦听时间
A purely random listening period
 The slotted random metric
 The distance + variance + random (DVR) metric

LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks

例：
B
D
A
Requester for Data_1
Responder for Data_1
C
E
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks

例：
距离表
A1
REQ
响应表
Empty
B
D
A
距离表
响应表
Empty
Empty
检查是否响应表中有
DATA_1对应的数据
发布节点，则进行泛
洪阶段
REQ
C
距离表
A1
响应表
Empty
E
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks

例：
距离表
A1
响应表
Empty
距离表
A2
B1
REQ
REQ
响应表
Empty
B
D
A
距离表
Empty
响应表
Empty
REQ
C
距离表
A1
响应表
Empty
REQ
E
距离表
A2
C1
响应表
Empty
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks

例：
距离表
A1
响应表
Empty
距离表
A2
B1
REQ
REQ
B
D
A
距离表
Empty
响应表
Empty
响应表
Empty
REQ
C
距离表
A1
响应表
Empty
REQ
REQ
E
距离表
响应表
A2
Empty
C1
B1
D1
由于到A距离已经存
在，seqnum相等且现
有A的距离为2为较短
距离，不需要更新
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks

例：
距离表
A1
响应表
Empty
距离表
A2
B1
E1
B
响应表
DATA_1 E
D认为自己不是转发点
D
REP
A
距离表
C1
E2
响应表
DATA 1E
REP
C
距离表
A1
E1
REP
响应表
DATA_1 E
C认为自己是转发点
E
距离表
A2
C1
B1
D1
响应表
Empty
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks

例：
距离表
A1
响应表
DATA_1 E
REP
B
REP
距离表
A2
B1
E1
D
A
距离表
C1
REP
REP
REQ
响应表
F
距离表
E1
C
响应表
DATA_1 E
REP
响应表
DATA_1 E
E
距离表
A2
C1
B1
D1
响应表
Empty
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks

仿真实验
 QualNet
network simulator
 PHY :802.11b 11 Mbps
 MAC: CSMA MAC & 802.11 MAC
 100 nodes in 1500m by 1500m area
 Query period: 100 milliseconds
 Data: REQ 36B, REP 1400B
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks

仿真实验
 Roundtrip Delay
time elapsed from when a request is sent by a requester
until it receives a response.
 Delivery Ratio
total number of packets received divided by the number of
packets sent
 Overhead
the total number of packets sent to the MAC layer for
transmission, divided by the total number of hops traversed
by successfully received packets, minus one
 Total data transferred
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks
constant velocity of 30 meters per second
using a random waypoint model.
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks
LFBL: Forwarding in Wireless Ad-Hoc Networks
move using a random waypoint model with no pause
time and speeds between 0 and 30 meters per second