以信息为中心物联网互联架构与关键技术研究

发布时间：2022-07-11 11:53

　　作为新一代的信息基础设施,物联网将传统分离的物理世界和信息空间互连与整合,大大推动了人类社会信息产业的变革,掀起了新一轮的科技革命。然而,随着物联网的迅猛发展,传统基于主机地址和端到端通信模式的网络体系结构越来越难以满足用户的需求和网络发展的需要,其地址资源稀缺、移动性支持差、数据分发效率低、网络安全性差等缺点愈加明显。而以信息为中心网络作为未来网络架构的主要研究方向,采取了以内容为中心的架构、基于名字的的数据检索、和以数据为中心的安全机制,为物联网互连架构提供了很好地解决方案,催生了一个新的研究领域,即以信息为中心物联网。但是,物联网设备数量巨大、网络异构性强、和安全性要求高等特点,使得现有以信息为中心网络在解决物联网的互连架构问题时面临着重重挑战。因此,本文考虑物联网环境的特点,结合以信息为中心网络的优势,首先研究了以信息为中心物联网互联架构的框架设计。随后,进一步研究了网内数据缓存算法设计和物联网设备与数据访问控制等两个关键技术。最终实现了一个以信息为中心物联网原型系统。具体来说,本文主要贡献如下:（1）以感知数据为中心的物联网互连框架。感知层是物联网网络架构的基础,将异构感知网... 

【文章页数】：120 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 物联网互联架构
        1.1.2 以信息为中心物联网
    1.2 研究现状及关键挑战
        1.2.1 研究现状
        1.2.2 关键挑战
    1.3 研究内容与本文贡献
        1.3.1 以感知数据为中心的物联网互联框架
        1.3.2 数据驱动的物联网数据流行度建模与缓存策略
        1.3.3 基于混沌层次化秘钥树的物联网访问控制机制
        1.3.4 以信息为中心物联网原型系统
    1.4 章节安排
第二章 以感知数据为中心的物联网互连框架
    2.1 引言
    2.2 SDCN框架概览
    2.3 基于时空关系的命名与匹配策略
        2.3.1 十六叉时空树命名策略
        2.3.2 范围化的数据匹配方法
        2.3.3 讨论分析
    2.4 基于名字的节点与网络发现方法
        2.4.1 分治式发现机制
        2.4.2 注册式切换机制
    2.5 基于时空关系的转发与路由协议
        2.5.1 基于贪心策略的路由协议
        2.5.2 基于服务区域的转发策略
    2.6 小结
第三章 数据驱动的物联网数据流行度建模与缓存策略
    3.1 引言
    3.2 IoTCache框架概览
    3.3 物联网数据流行度特征分析
        3.3.1 数据集建立及分析
        3.3.2 物联网数据流行度分布
    3.4 物联网数据流行度演化模型
        3.4.1 流行度演化模型PEM
        3.4.2 基于统计的流行度演化模型SPEM
        3.4.3 基于DNN的流行度演化模型DPEM
    3.5 基于流行度的缓存替换与预取
        3.5.1 驱逐和预取算法
        3.5.2 理论性能分析
    3.6 算法评估与验证
        3.6.1 评估参数与基线算法
        3.6.2 实验结果与性能分析
    3.7 小结
第四章 基于混沌层次化秘钥树的物联网访问控制机制
    4.1 引言
    4.2 需求分析与先验知识
        4.2.1 需求分析
        4.2.2 先验知识
    4.3 HAC系统概览
    4.4 混沌层次化密钥树
        4.4.1 基于混沌函数的HKT生成
        4.4.2 面向用户级别的HKT加密
    4.5 基于名字的密钥树检索
    4.6 基于属性的命令验证
    4.7 算法评估与验证
        4.7.1 理论分析
        4.7.2 算法测试
    4.8 小结
第五章 以信息为中心物联网原型系统
    5.1 原型系统实现与部署
        5.1.1 系统实现
        5.1.2 系统部署
    5.2 SDCN互连系统框架评估
        5.2.1 评估参数与基线算法
        5.2.2 实验结果与性能分析
    5.3 IoTCache缓存策略评估
        5.3.1 算法实现与评估参数
        5.3.2 实验结果与性能分析
    5.4 HAC访问控制机制评估
        5.4.1 系统部署与基线算法
        5.4.2 实验结果与性能分析
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
附录: 在攻博期间完成的文章


【参考文献】：
期刊论文
[1]边缘计算:现状与展望[J]. 施巍松,张星洲,王一帆,张庆阳.  计算机研究与发展. 2019(01)
[2]GlobeSen:以信息为中心的物联网互联架构[J]. 陈博,刘亮,马华东.  物联网学报. 2017(02)
[3]边缘计算:万物互联时代新型计算模型[J]. 施巍松,孙辉,曹杰,张权,刘伟.  计算机研究与发展. 2017(05)
[4]A Survey on Information-Centric Networking: Rationales, Designs and Debates[J]. JIANG Xiaoke,BI Jun,NAN Guoshun,LI Zhaogeng.  中国通信. 2015(07)
[5]群智感知网络的发展及挑战[J]. 赵东,马华东.  信息通信技术. 2014(05)
[6]物联网体系结构模型与互连机理[J]. 马华东,宋宇宁,于帅洋.  中国科学:信息科学. 2013(10)
[7]建立21世纪无所不在的网络社会——浅谈日本u-Japan及韩国u-Korea战略[J]. 王玮.  信息网络. 2005(07)



本文编号：3658114