Контент-ориентированное сетевое взаимодействие

Контентно-ориентированная сеть (CCN) отличается от IP- ориентированной архитектуры Интернета , устанавливая приоритеты контента, делая его напрямую адресуемым и маршрутизируемым. В CCN конечные точки взаимодействуют на основе именованных данных, а не IP-адресов . Этот подход является частью информационно-ориентированной сетевой архитектуры (ICN) и включает обмен сообщениями о запросе контента (называемых «Интересами») и сообщениями о возврате контента (называемых «Объектами контента»).

В этой парадигме подключение может быть прерывистым, хранилище на конечном узле и в сети может быть прозрачно использовано, поскольку биты в сети и на устройствах хранения данных имеют абсолютно одинаковое значение, мобильность и множественный доступ являются нормой, а anycast , multicast и broadcast поддерживаются изначально. Данные становятся независимыми от местоположения, приложения, хранилища и средств транспортировки, что позволяет кэшировать и реплицировать в сети. Ожидаемые преимущества — повышение эффективности, лучшая масштабируемость в отношении спроса на информацию/пропускную способность и лучшая надежность в сложных сценариях связи. В информационно-ориентированных сетях кэш представляет собой решение на уровне сети, и он имеет быстро меняющиеся состояния кэша, более высокую скорость поступления запросов и меньшие размеры кэша. В частности, политики кэширования информационно-ориентированных сетей должны быть быстрыми и легкими.

История

Принципы, лежащие в основе информационно-центрических сетей, были впервые описаны в 17 исходных правилах проекта Xanadu Теда Нельсона в 1979 году. В 2002 году Брент Баккала представил проект Интернета, различающий сети, ориентированные на соединение, и сети, ориентированные на данные, и предположил, что архитектура Интернета быстро становится все более ориентированной на данные. [1] В 2006 году проект DONA [2] в Калифорнийском университете в Беркли и ICSI предложил информационно-центрическую сетевую архитектуру, которая улучшила TRIAD [3] путем включения безопасности (аутентичности) и сохранения в качестве первоклассных примитивов в архитектуре. 30 августа 2006 года научный сотрудник PARC Ван Якобсон выступил с докладом под названием «Новый способ взглянуть на сети» в Google. [4] Проект CCN был официально запущен в PARC в 2007 году. В 2009 году PARC анонсировал проект CCNx (Content-Centric Network), опубликовав спецификации взаимодействия и реализацию с открытым исходным кодом на веб-сайте проекта CCNx 21 сентября 2009 года. Первоначальный дизайн CCN был описан в статье, опубликованной на Международной конференции по новым сетевым экспериментам и технологиям (CoNEXT) в декабре 2009 года. [5]

Ежегодные встречи сообщества CCNx проводились в 2011, [6] 2012, [7] 2013 [8] и 2015 годах. [9]

Спецификация протокола для CCNx 1.0 доступна для комментариев и обсуждений. Работа над CCNx ведется открыто в исследовательской группе ICNRG IRTF .

Спецификация

Спецификация CCNx была опубликована в некоторых проектах IETF . Спецификации включали:

  • черновик-irtf-icnrg-ccnxsemantics-01
  • черновик-irtf-icnrg-ccnxmessages-01
  • черновик-моско-icnrg-ccnxurischeme-00

Бесшовная интеграция данных в среде открытого исполнения была предложена в качестве основного фактора, способствующего защите безопасности облачной аналитики и ключевого сетевого шифрования. [10] Движущей силой принятия этих эвристик было два фактора: потоки данных с пакетным прерыванием, остающиеся ограниченными оптимальной средой исполнения, и безопасный общий доступ к облаку в зависимости от интегративных аналитических процессов. [11]

Программное обеспечение

Программное обеспечение CCNx было доступно на GitHub .

Мотивация и преимущества

Функциональная цель протокола Интернета, задуманного и созданного в 1970-х годах, состояла в том, чтобы позволить двум машинам, одна из которых содержит ресурсы, а другая желает получить доступ к этим ресурсам, общаться друг с другом. Принцип работы заключался в назначении адресов конечным точкам, тем самым позволяя этим конечным точкам находить друг друга и подключаться друг к другу.

С тех пор произошли фундаментальные изменения в способе использования Интернета — от распространения социальных сетей до просмотра и обмена цифровым контентом, таким как видео, фотографии, документы и т. д. Вместо предоставления базового подключения Интернет в значительной степени стал распределительной сетью с огромными объемами видео и веб-контента, поступающего от поставщиков контента к зрителям. Сегодняшние пользователи Интернета все чаще требуют более быстрого, эффективного и безопасного доступа к контенту, не беспокоясь о том, где этот контент может находиться.

Сети также используются во многих средах, где традиционная модель связи TCP/IP не подходит. Интернет вещей (IoT) и сенсорные сети — это среды, где модель связи источник-назначение не всегда обеспечивает лучшее решение.

CCN был разработан для работы во многих средах от высокоскоростных центров обработки данных до датчиков с ограниченными ресурсами. CCN стремится быть:

  • Безопасный - Модель связи CCN защищает данные, а не канал связи между двумя конкретными конечными хостами. Однако повсеместное кэширование контента и отсутствие безопасного канала связи между конечными хостами создают проблему защиты контента от несанкционированного доступа, что требует дополнительной заботы и решений. [12]
  • Гибкость — CCN использует имена для связи. Имена могут быть независимы от местоположения и гораздо более адаптивны, чем IP-адреса. Элементы сети могут делать более продвинутый выбор на основе именованных запросов и данных.
  • Масштабируемость — CCN позволяет масштабировать сеть, разрешая кэширование, поддерживая собственный многоадресный трафик, обеспечивая собственную балансировку нагрузки и упрощая планирование ресурсов.

Основные понятия

Сообщения Content Object — это именованные полезные нагрузки, которые представляют собой фрагменты данных размером с сеть. Имена — это иерархическая серия двоичных сегментов имен, которые назначаются Content Object издателями контента. Подписи — это криптографические привязки между именем, полезной нагрузкой и идентификатором ключа издателя. Это используется для определения происхождения. Сообщения Interest — это запросы на Content Objects, которые соответствуют имени вместе с некоторыми дополнительными ограничениями для этого объекта.

Основной протокол работает следующим образом: Потребители запрашивают контент, отправляя сообщение Interest с названием желаемого контента. Сеть маршрутизирует интерес на основе названия, используя самое длинное совпадение префикса . Интерес покидает состояние по мере прохождения по сети. Это состояние сохраняется в Таблице ожидающих интереса (PIT). Когда совпадение найдено (когда Интерес соответствует Объекту контента), контент отправляется обратно по обратному пути Интереса, следуя состоянию PIT, созданному Интересом.

Поскольку контент является самоидентифицируемым (через имя и привязку безопасности), любой объект контента может быть кэширован. Сообщения о заинтересованности могут сопоставляться с кэшами по пути, а не только у издателей.

Распределенное кэширование в сети, ориентированной на контент, также возможно, требуя многофункциональных параметров доступа по всей базе данных. Это по сути позволяет алгоритмам шифрования общей сети использовать ограничения доступа на основе ролей для пользователей на основе определенных уровней авторизации. [13]

CCNx-релизы

CCNx 0.x

Интересы сопоставляются с объектами контента на основе префиксов имен. Например, интерес для /a/b будет соответствовать объекту контента с именем /a/b/c/d или /a/b. Интересы включают ограничения в виде селекторов. Они помогают сети выбирать, какие из возможных совпадений префиксов являются фактическими совпадениями. Например, интерес может исключать определенные имена, запрашивать минимальное или максимальное количество дополнительных сегментов имени и т. д.

Объекты контента имеют неявный конечный компонент имени, который равен хешу объекта контента. Это может использоваться для сопоставления имени.

Кодирование пакетов выполняется с использованием CCNB (запатентованный формат, основанный на типе двоичного XML).

Последняя версия этой ветки — 0.8.2. Программное обеспечение доступно по лицензии GPL. Спецификации и документация также доступны.

CCNx 1.x

CCNx 1.x отличается от CCNx 0.x следующим: [14]

Интересы сопоставляют объекты контента по точным именам, а не префиксам имен. Поэтому интерес для /a/b/ будет соответствовать только объекту контента с именем /a/b. Интересы могут ограничивать совпадения по KeyID издателя или ContentObjectHash объекта.

Для кодирования всех сообщений в сети используется вложенный формат тип-длина-значение (TLV). Каждое сообщение состоит из набора заголовков пакетов и сообщения протокола, которое включает имя, содержимое (или полезную нагрузку ) и информацию, используемую для криптографической проверки сообщения — все это содержится во вложенных TLV.

Спецификация CCNx 1.0 доступна по адресу: http://blogs.parc.com/ccnx/specifications/

Производные работы

  • Именованные сети передачи данных — это финансируемый NSF проект, основанный на оригинальном коде CCNx 0.x.
  • CCN-lite — это облегченная версия CCNx, функционально совместимая с CCN 0.x.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Баккала, Брент (август 2002 г.). «Сети, ориентированные на данные»
  2. ^ Копонен, Теему; Чавла, Мохит; Чун, Бён-Гон; Ермолинский, Андрей; Ким, Кье Хён; Шенкер, Скотт; и Стойка, Ион. (август 2007 г.). «Архитектура сети, ориентированной на данные (и не только)». SIGCOMM Comput. Commun. Rev. 37, 4, 181-192.
  3. ↑ Страница проекта TRIAD. Архивировано 5 марта 2016 г. на Wayback Machine , Stanford University Distributed Systems Group. Получено 1 августа 2014 г.
  4. ^ Якобсон, Ван. (30 августа 2006 г.). «Новый взгляд на сетевое взаимодействие».
  5. ^ Якобсон, Ван; Сметтерс, Диана К.; Торнтон, Джеймс Д.; Пласс, Майкл Ф.; Бриггс, Николас Х.; Брейнард, Ребекка Л. (1–4 декабря 2009 г.). «Сетевой именованный контент». Труды 5-й Международной конференции по новым сетевым экспериментам и технологиям. Рим, Италия. Получено 1 августа 2014 г.
  6. ^ "Cicn - fd.io".
  7. ^ "Cicn - fd.io".
  8. ^ "Cicn - fd.io".
  9. ^ "CCNxCon 2015". Архивировано из оригинала 2016-02-22 . Получено 2016-02-22 .
  10. ^ Бартоломео и др. (2016). Идентификация и управление распределенными данными: NGN, контент-ориентированные сети и Интернет . CRC Press. С.  39–257 .
  11. ^ Ахмед, Хуссейн и др. (2016). Контентно-ориентированные сети: обзор, приложения и исследовательские проблемы . Springer. стр.  17–64 .
  12. ^ Билал, Мухаммад и др. (2019). «Безопасное распределение защищенного контента в информационно-ориентированных сетях». IEEE Systems Journal . 14 (2): 1921– 1932. arXiv : 1907.11717 . Bibcode : 2020ISysJ..14.1921B. doi : 10.1109/JSYST.2019.2931813. S2CID  198967720.
  13. ^ Фрикер, К. (2012). «Влияние состава трафика на производительность кэширования в контент-ориентированной сети». Труды семинаров IEEE INFOCOM . arXiv : 1202.0108 .
  14. ^ Солис, Игнасио (июль 2014 г.). «CCNx 1.0 Changes from 0.x», Труды IETF-90. Торонто, Онтарио. Получено 1 августа 2014 г.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Content_centric_networking&oldid=1194499627"