1、隨著網絡中信息爆炸式的增長和新應用的不斷出現(xiàn)，當前的網絡架構暴露出越來越多的問題?，F(xiàn)在廣泛使用的IP網絡對內容靈活有效分布的支持性不夠，已經不能滿足新型應用的需求。針對口網絡的這些問題，未來網絡的研究得以發(fā)展并以取代當前的IP網絡作為目標。在未來網絡架構設計中，最具有代表性的絡架構是命名數據網絡(Named Data Networking，NDN)。NDN的一個很重要的創(chuàng)新是在內網的每個路由節(jié)點上引入了數據緩存功能。NDN的內網緩存是一

2、種細粒度的數據緩存，這為數據的存儲提供了很大的靈活性，但同時如何設計高效的緩存算法也成為一個值得討論的問題。
　　另一方面，當前的網絡通信已經從點到點通信模式演變成以音視頻為主導的通信模式。據粗略統(tǒng)計，當前網絡中的視頻流量已經占到網絡總流量的60％，并在持續(xù)增長。如果可以針對視頻業(yè)務提供更好的服務，將會提高網絡的性能，進而為視頻用戶提供更好的服務。本論文針對命名數據網絡中視頻業(yè)務的緩存問題展開研究。研究內容分別從視頻用戶的請求行為

3、和網絡拓撲出發(fā)設計針對視頻數據的緩存算法。本論文的主要工作及創(chuàng)新之處總結如下:
　　(1)提出一種基于熱度預測的視頻存儲算法。首先，此算法通過視頻用戶對視頻的請求行為進行分析，推導并得出了同一個視頻文件中不同數據塊之間的關聯(lián)性。然后通過相鄰視頻數據塊之間的請求關聯(lián)，對即將到來的數據請求進行熱度預測。在NDN緩存節(jié)點上，根據已緩存視頻數據的請求熱度以及即將到來的數據請求熱度進行比較，提前將未來熱度較高的視頻數據進行存儲，同時將未來熱

4、度較低的視頻數據進行替換?；跓岫阮A測的視頻存儲算法可以使得緩存節(jié)點上一直存儲熱度較高的視頻請求所對應的視頻數據?；跓岫阮A測的視頻緩存算法會盡可能的滿足熱度較高的視頻請求，從而減少大部分視頻用戶的數據請求延遲，并提高網絡緩存利用率。
　　(2)提出了了一種基于視頻數據請求熱度的緩存空間劃分算法。此算法考慮全局網絡拓撲上數據緩存較難進行有效分析的困境，提出了一種將復雜網絡拓撲劃分成簡單網絡拓撲組合的算法思想。緩存空間劃分算法是將一

5、個緩存節(jié)點的緩存空間，根據不同端口以及不同視頻文件請求的比例進行劃分。劃分后的緩存空間將分配到各個子緩存空間當中。這樣一個復雜的網絡拓撲就按照緩存空間的劃分被分解成為多個簡單的串聯(lián)緩存結構。在劃分后的串聯(lián)緩存結構中，數據緩存問題的分析將變得相對簡單，從而簡化全局網絡緩存問題的復雜度。而在一個緩存節(jié)點上的緩存數據，可以同時被多個子劃分空間使用，所以緩存數據的替換決策將根據各個子空間中數據的熱度之和進行統(tǒng)計。
　　(3)提出一種基于信

6、息聚合的緩存預測算法。在工作(1)和(2)的研究基礎上，本文分析了核心緩存節(jié)點中數據請求被底層緩存節(jié)點中緩存的內容過濾，從而造成數據請求關聯(lián)性下降的特點，提出了將底層緩存節(jié)點中已經被滿足的視頻請求信息進一步傳送給核心緩存節(jié)點，稱之為信息聚合。信息聚合可以提供更多的數據關聯(lián)信息，從而使得核心緩存節(jié)點更好的分析即將到來的數據請求。在獲取更多的數據關聯(lián)信息后，根據工作(1)中視頻請求熱度預測的原理，基于信息聚合的緩存預測算法對視頻數據可以進行

7、更加合理和準確的預測。同時為了減少網絡中同一份數據在不同緩存節(jié)點中進行緩存所帶來的緩存冗余，在本研究內容中引入了偽數據請求的設計，偽數據請求不僅能夠將下游緩存節(jié)點中的被過濾的數據請求向上游緩存節(jié)點進行發(fā)送，還能夠指導上游緩存節(jié)點對預測的數據熱度進行修正。偽數據請求將替換工作(1)和(2)中的反向刪除通知來減少網路中數據的存儲冗余.另外本算法考慮了網絡緩存數據動態(tài)變化而造成預測值與實際請求不同的問題，設計了對預測熱度進行及時修正的機制，提