62、基于统计模型检查的NDN数据平面性能评估

基于统计模型检查的NDN数据平面性能评估

一、引言

随着通信设备数量的不断增加、信息使用的日益频繁以及安全问题的愈发严峻，当前基于互联网协议（IP）的互联网架构的局限性逐渐显现。信息中心网络（ICN）作为一种新的网络范式，将互联网从以主机为中心转变为以内容为中心，更符合现代通信需求，有望提供更好的安全性、移动性和可扩展性。

在众多源于ICN的研究项目中，命名数据网络（NDN）脱颖而出，它由美国国家科学基金会（NSF）资助，正迅速普及，甚至得到了主要网络厂商的关注。与IP不同，NDN允许数据包命名其他对象，将网络服务的语义从将数据包发送到给定目标地址转变为获取由给定名称标识的数据。然而，作为一个新概念，NDN尚未进行任何形式的验证工作。早期的NDN项目侧重于概念验证原型的开发，导致了许多数据包转发率（吞吐量）较低的实现。随后，研究人员通过尝试不同的数据结构（如哈希映射）和针对不同的硬件（如GP - GPU）来优化NDN转发器的性能，但验证主要依赖于纯模拟和测试技术。

本文采用基于模型的方法来解决性能问题，具体依赖于SBIP框架，该框架提供了基于随机组件的建模形式和统计模型检查（SMC）引擎。通过一个迭代和系统的设计过程，包括构建参数化的功能系统模型、运行相应的实现以收集性能测量数据、使用这些数据创建随机定时性能模型以及使用SMC验证模型是否满足感兴趣的要求，来验证美国国家标准与技术研究院（NIST）开发的NDN数据平面开发套件（NDN - DPDK）是否能够实现高数据包转发率。

二、命名数据网络

2.1 概述

NDN是一种与IP不同的新型互联网架构，其核心设计基于内容命名而非端点（IP地址），路由基于名称前缀查找。