Transcript 2009212563_杨旭v3

HTTP-NDN网关的设计与实现
答
辩
人 ：杨
旭
指 导 教 师 ：樊海宁
副教授
联合指导教师 ：毕
教
军
授
答辩提纲
• 选题意义和背景
• 主要研究工作
– HTTP-NDN网关需求分析
– HTTP-NDN网关设计
– 一种HTTP-NDN网关应用场景
• 总结及未来研究展望
• Q&A
答辩提纲
• 选题意义和背景
• 主要研究工作
– HTTP-NDN网关需求分析
– HTTP-NDN网关设计
– 一种HTTP-NDN网关应用场景
• 总结及未来研究展望
• Q&A
选题意义和背景
–解决NDN缺少原生应用的困境
–作为NDN实验网络核心部分
–利用HTTP应用推进NDN研究
问题: 什么是NDN？
Named Data Networking
– 一种内容中心网络：位置到内容的转变
TRIAD
http://www-dsg.stanford.edu/triad/
Named Data Networking
– 一种内容中心网络：位置到内容的转变
TRIAD
http://www-dsg.stanford.edu/triad/
Named Data Networking
基于订阅/发布(Publish/Subscribe)模式，围绕“命名数据”展开数据传输
传统网络体系结构
当前NDN网络位置
未来(若干年后)体系结构
NDN研究困境
NDN原生应用缺乏
NDN原生应用与
IP网络不兼容
缺少大规模NDN
实验网
理论论证，或仿真模拟，
或小范围实验
问题: 怎么解决这种困境？
利用HTTP网络建立NDN实验网
HTTP-NDN网关
答辩提纲
• 选题意义和背景
• 主要研究工作
– HTTP-NDN网关需求分析
– HTTP-NDN网关设计
– 一种HTTP-NDN网关的应用场景
• 总结及未来研究展望
• Q&A
答辩提纲
• 选题意义和背景
• 主要研究工作
– HTTP-NDN网关需求分析
– HTTP-NDN网关设计
– 一种HTTP-NDN网关应用场景
• 总结及未来研究展望
• Q&A
答辩提纲
• 选题意义和背景
• 主要研究工作
– HTTP-NDN网关需求分析
– HTTP-NDN网关设计
– 一种HTTP-NDN网关应用场景
• 总结及未来研究展望
• Q&A
HTTP-NDN网关需求分析
HTTP-NDN网关需求分析
HTTP-NDN网关需求分析
HTTP-NDN网关需求分析
HTTP-NDN网关需求分析
HTTP-NDN网关需求分析
HTTP-NDN网关需求分析
答辩提纲
• 选题意义和背景
• 主要研究工作
– HTTP-NDN网关需求分析
– HTTP-NDN网关设计
– 一种HTTP-NDN网关应用场景
• 总结及未来研究展望
• Q&A
答辩提纲
• 选题意义和背景
• 主要研究工作
– HTTP-NDN网关需求分析
– HTTP-NDN网关设计
– 一种HTTP-NDN网关应用场景
• 总结及未来研究展望
• Q&A
HTTP-NDN网关系统架构
HTTP请求NDN内容
管理和监控命令
管理员
用户
NDN协议
HTTP协议
WEB管理系统
WEB浏览器
入口网关
WEB浏览器
出口网关
NDN网络
WEB服务器
出口网关
入口网关
WEB浏览器
NDN终端
NDN终端
HTTP-NDN网关系统架构
HTTP请求NDN内容
管理和监控命令
管理员
用户
NDN协议
HTTP协议
WEB管理系统
WEB浏览器
入口网关
WEB浏览器
出口网关
NDN网络
WEB服务器
出口网关
入口网关
WEB浏览器
NDN终端
NDN终端
问题: 为什么有入口网关和出口网关之分？
HTTP-NDN网关角色
• 借用HTTP流量
– 入口网关
• 与HTTP用户端交互
• 连接NDN网络
– 出口网关
• 与HTTP服务端交互
• 连接NDN网络
HTTP-NDN网关角色
HTTP-NDN 出口网关
Web 浏览器
HTTP-NDN 入口网关
Http Request
NDN Interest
Http Response
NDN Interest
NDN Content
NDN Content
HTTP-NDN 出口网关
Web 服务器
NDN
(内容分发和获取)
HTTP-NDN模块分析
数据包处理时序
Req: HTTP Request
Reply: HTTP Response
Interest: NDN Interest Content: NDN Content
CS: NDN Content Store
入口网关: 与WEB浏览器通信，接受普通用户HTTP Request，并将Response发送至浏览器
出口网关: 与WEB服务器通信，发送HTTP Request至服务器，并等待接收Response
出口网关
入口网关
WEB浏览器
HTTP
模块
翻译
模块
NDN节点
NDN
模块
翻译
模块
NDN
模块
HTTP
模块
WEB服务器
Req
Req->Interest
Interest
Interest
Content
由NDN直
接完成响
应的会话
Yes
CS命中
Interest
No
Interest
Content
Interest->Req
Reply<-Content
Reply
Req
Reply
Content<-Reply
Content
Content
Content
Content
Reply<-Content
Reply
答辩提纲
• 选题意义和背景
• 主要研究工作
– HTTP-NDN网关需求分析
– HTTP-NDN网关设计
– 一种HTTP-NDN网关的应用场景
• 总结及未来研究展望
• Q&A
答辩提纲
• 选题意义和背景
• 主要研究工作
– HTTP-NDN网关需求分析
– HTTP-NDN网关设计
– 一种HTTP-NDN网关应用场景
• 总结及未来研究展望
• Q&A
应用场景设计
– 目标：验证NDN的Interest聚合和Content多路
径转发特性
– 方法：HTTP用户端同时通过两个网关下载
HTTP服务器上同一个文件
– 实验设计：
• 平台：PlanetLab[1]
• 节点：不同国家的7个节点（用户x1，服务器x1，
网关x3，NDN路由器x2）
• 工具：wget
[1] PlanetLab: An open platform for developing, deploying, and accessing planetary-scale services. http://www.planet-lab.org
实验节点拓扑
网关
NDN路由器
用户
HTTP流
NDN流
IG: 入口网关
服务器
EG: 出口网关
tu132120.ip.tsinghua.edu.cn
166.111.132.120
IG
pl2.zju.edu.cn
210.32.181.184
lefthand.eecs.harvard.edu
140.247.60.123
EG
IG
pl02.comp.polyu.edu.hk
202.125.215.12
host3-plb.loria.fr
152.81.47.4
nis-planet2.doshisha.ac.jp
202.23.159.52
www.onelab.eu
46.165.193.53
实验节点地理分布
NDN实验节点路由配置
ZJU
JP
US
FR
HK
NDN节点
路由配置
（ZJU）pl2.zju.edu.cn
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 202.23.159.52 （JP）
[210.32.181.184]
（HK）pl02.comp.polyu.edu.hk
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 202.23.159.52 （JP）
[202.125.215.12]
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 140.247.60.123 （US）
（JP）nis-planet2.doshisha.ca.jp
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 202.125.215.12（HK）
[202.23.159.52]
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 210.32.181.184（ZJU）
（US）lefthand.eecs.harvard.edu
[140.247.60.123]
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 152.81.47.4
（FR）
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 202.23.159.52 （JP）
（FR）host3-plb.loria.fr
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 140.247.60.123（US）
[152.81.47.4]
NDN实验节点路由配置
NDN Interest路由-HTTP GET&POST
ZJU
JP
US
FR
HK
NDN节点
路由配置
（ZJU）pl2.zju.edu.cn
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 202.23.159.52 （JP）
[210.32.181.184]
（HK）pl02.comp.polyu.edu.hk
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 202.23.159.52 （JP）
[202.125.215.12]
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 140.247.60.123 （US）
（JP）nis-planet2.doshisha.ca.jp
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 202.125.215.12（HK）
[202.23.159.52]
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 210.32.181.184（ZJU）
（US）lefthand.eecs.harvard.edu
[140.247.60.123]
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 152.81.47.4
（FR）
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 202.23.159.52 （JP）
（FR）host3-plb.loria.fr
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 140.247.60.123（US）
[152.81.47.4]
NDN实验节点路由配置
NDN Interest路由-HTTP GET&POST
ZJU
JP
US
FR
HK
NDN节点
路由配置
（ZJU）pl2.zju.edu.cn
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 202.23.159.52 （JP）
[210.32.181.184]
（HK）pl02.comp.polyu.edu.hk
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 202.23.159.52 （JP）
[202.125.215.12]
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 140.247.60.123 （US）
（JP）nis-planet2.doshisha.ca.jp
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 202.125.215.12（HK）
[202.23.159.52]
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 210.32.181.184（ZJU）
（US）lefthand.eecs.harvard.edu
[140.247.60.123]
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 152.81.47.4
（FR）
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 202.23.159.52 （JP）
（FR）host3-plb.loria.fr
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 140.247.60.123（US）
[152.81.47.4]
NDN实验节点路由配置
NDN Interest路由-HTTP GET&POST
ZJU
JP
US
FR
HK
NDN节点
路由配置
（ZJU）pl2.zju.edu.cn
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 202.23.159.52 （JP）
[210.32.181.184]
（HK）pl02.comp.polyu.edu.hk
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 202.23.159.52 （JP）
[202.125.215.12]
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 140.247.60.123 （US）
（JP）nis-planet2.doshisha.ca.jp
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 202.125.215.12（HK）
[202.23.159.52]
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 210.32.181.184（ZJU）
（US）lefthand.eecs.harvard.edu
[140.247.60.123]
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 152.81.47.4
（FR）
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 202.23.159.52 （JP）
（FR）host3-plb.loria.fr
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 140.247.60.123（US）
[152.81.47.4]
NDN实验节点路由配置
NDN Interest路由-HTTP GET&POST
ZJU
JP
US
FR
HK
NDN节点
路由配置
（ZJU）pl2.zju.edu.cn
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 202.23.159.52 （JP）
[210.32.181.184]
（HK）pl02.comp.polyu.edu.hk
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 202.23.159.52 （JP）
[202.125.215.12]
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 140.247.60.123 （US）
（JP）nis-planet2.doshisha.ca.jp
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 202.125.215.12（HK）
[202.23.159.52]
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 210.32.181.184（ZJU）
（US）lefthand.eecs.harvard.edu
[140.247.60.123]
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 152.81.47.4
（FR）
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 202.23.159.52 （JP）
（FR）host3-plb.loria.fr
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 140.247.60.123（US）
[152.81.47.4]
NDN实验节点路由配置
NDN Interest路由-HTTP GET&POST
ZJU
JP
US
NDN Interest路由-HTTP POST
FR
HK
NDN节点
路由配置
（ZJU）pl2.zju.edu.cn
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 202.23.159.52 （JP）
[210.32.181.184]
（HK）pl02.comp.polyu.edu.hk
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 202.23.159.52 （JP）
需手动配置
[202.125.215.12]
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 140.247.60.123 （US）
（JP）nis-planet2.doshisha.ca.jp
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 202.125.215.12（HK）
[202.23.159.52]
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 210.32.181.184（ZJU）
（US）lefthand.eecs.harvard.edu
[140.247.60.123]
ccnx:/.gateway/http/IG tcp 152.81.47.4
（FR）
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 202.23.159.52 （JP）
（FR）host3-plb.loria.fr
ccnx:/.gateway/http/EG tcp 140.247.60.123（US）
[152.81.47.4]
下载任务示意
任务1启动
任务1连接到入口网关
pl02.comp.plyu.edu.hk
任务1完成
任务2启动
任务2连接到入口网关
pl2.zju.edu.cn
任务2完成
NDN Interest聚合和多路径转发示意
NDN Interest聚合
NDN Content多路径转发
NDN节点各相关接口流量数据
节点[节点代码]
pl2.zju.edu.cn
[ZJU]
pl02.comp.polyu.edu.hk
[HK]
nis-planet2.doshisha.ca.jp
[JP]
lefthand.eecs.harvard.edu
[US]
host3-plb.loria.fr
[FR]
HK
流量(Bytes/sec In/Out)
ZJU<->JP
6210/107
HK<->JP
4991/88
JP <-> ZJU
JP <-> HK
JP <-> US
US <-> JP
US <-> FR
121/5418
156/5017
3836/161
80/5956
4821/129
FR <-> US
85/6456
NDN网络
ZJU
+
NDN接口
IP网络
ZJU
JP
US
FR
+
HK
JP
US
FR
NDN节点各相关接口流量数据
节点[节点代码]
pl2.zju.edu.cn
[ZJU]
pl02.comp.polyu.edu.hk
[HK]
nis-planet2.doshisha.ca.jp
[JP]
lefthand.eecs.harvard.edu
[US]
host3-plb.loria.fr
[FR]
HK
流量(Bytes/sec In/Out)
ZJU<->JP
6210/107
HK<->JP
4991/88
JP <-> ZJU
JP <-> HK
JP <-> US
US <-> JP
US <-> FR
121/5418
156/5017
3836/161
80/5956
4821/129
FR <-> US
85/6456
NDN网络
ZJU
+
NDN接口
IP网络
ZJU
JP
US
FR
+
HK
JP
US
FR
NDN节点各相关接口流量数据
节点[节点代码]
pl2.zju.edu.cn
[ZJU]
pl02.comp.polyu.edu.hk
[HK]
nis-planet2.doshisha.ca.jp
[JP]
lefthand.eecs.harvard.edu
[US]
host3-plb.loria.fr
[FR]
HK
流量(Bytes/sec In/Out)
ZJU<->JP
6210/107
HK<->JP
4991/88
JP <-> ZJU
JP <-> HK
JP <-> US
US <-> JP
US <-> FR
121/5418
156/5017
3836/161
80/5956
4821/129
FR <-> US
85/6456
NDN网络
ZJU
+
NDN接口
IP网络
ZJU
JP
NDN Interest聚合特性
US
FR
+
HK
JP
US
FR
实验结论
• 可在PlanetLab顺利部署
• 可有效验证NDN的特性
• 大规模NDN实验网络快速构建
答辩提纲
• 选题意义和背景
• 主要研究工作
– HTTP-NDN网关需求分析
– HTTP-NDN网关设计
– 一种HTTP-NDN网关应用场景
• 总结及未来研究展望
• Q&A
答辩提纲
• 选题意义和背景
• 主要研究工作
– HTTP-NDN网关需求分析
– HTTP-NDN网关设计
– 一种HTTP-NDN网关应用场景
• 总结及未来研究展望
• Q&A
总结
• HTTP和NDN协议分析
• HTTP-NDN网关
• 利用网关和PlanetLab验证NDN特性
进一步研究方向
• NDN协议扩展
• NDN路由集中式自动配置或动态路由算法
谢谢！
Q&A
HTTP-NDN网关需求分析
HTTP-NDN网关
协议
适配
内容
服务
内容
缓存
磁盘持
久缓存
协议
转换
NDN内
容列表
协议识别
和解析
HTTP
服务器
访问
NDN内
容访问
安全
管理
网关监控和
运行管理
用户
认证
路由器内
存缓存
网关状态
信息查询
网关
注册
网关运
行管理
HTTP-NDN网关需求分析
HTTP-NDN网关
协议
适配
内容
服务
内容
缓存
磁盘持
久缓存
协议
转换
NDN内
容列表
协议识别
和解析
HTTP
服务器
访问
NDN内
容访问
安全
管理
网关监控和
运行管理
用户
认证
路由器内
存缓存
网关状态
信息查询
网关
注册
网关运
行管理
NDN节点各相关接口流量数据
NDN网络
ZJU
+
US
FR
US
FR
JP
HK
IP网络
ZJU
+
HK
JP