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《面向5G的命名数据网络物联网研究综述》–计算机科学4月封面文章

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面向5G的命名数据网络物联网研究综述
Survey on Internet of Things Based on Named Data Networking  Facing 5G

摘要:在5G时代,大规模物联网应用对网络架构提出了异构性、可扩展性、移动性和安全性四大挑战。基于TCP/IP的网络架构存在IP标识与位置绑定的二义重载问题,难以应对这四大挑战。命名数据网络(Named Data Networking,NDN)将内容作为第一语义,具有网络层和应用层逻辑拓扑一致性。NDN对这四大挑战的支持分别体现在:网络层命名屏蔽了底层异构细节,端到端解耦及网络层缓存使得NDN天然支持多对多通信和广播,消费者驱动的通信模式为消费者移动性提供原生支持,面向内容的内生安全更轻量可信。文中总结了基于NDN构建物联网亟待解决的问题,并对NDN与边缘计算、软件定义网络和区块链结合来构建边缘存储和计算模型、集中式与分布式结合的控制模型、分布式安全模型提出了展望。

谢英英1 石 涧1 黄硕康1 雷 凯1,2
1北京大学深圳研究生深圳市内容中心网络与区块链重点实验室, 广东深圳518055
2北京大学互联网研究院(深圳) 广东深圳518055

http://www.jsjkx.com/CN/1002-137X/home.shtml

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关键词: 物联网, 命名数据网络, 5G, 边缘计算, 软件定义网络, 区块链

Abstract: Large scale Internet of Things (IoT) applications in the 5G era pose sever challenges on the network architecture in terms of heterogeneity,scalability,mobility and security.Due to the identification and location overloading problem of IP,TCP/IP based network architecture appears inefficient in addressing the challenges mentioned above.Named Data Networking (NDN) makes named content as the primary sematic and has consistency in logical topologies between network layer and application la-yer.The advantages of NDN in addressing these four challenges are reflected in the fact that naming shields the underlying hete-rogeneity,end-to-end decoupling and network layer caching provide native support for many-to-many communication and multicast,consumer mobility is supported natively by consumer driven communication pattern and content-based security is more lightweight.In this paper,future research directions of NDN based IoT were summarized.Especially,the combination of NDN and technologies including edge computing,blockchain and Software Defined Networking (SDN) to construct edge storage and computing model,centralized and distributed control model,distributed security model were proposed.

Key words: Internet of things, Named data networking, 5G, Edge computing, Software defined networking, Blockchain

结束语 5G 三大应用场景中的uRRLC和mMTC都属于大规模物联网业务,随着5G标准的制定及实际部署,大规模物联网业务将具备实现实际部署的通信层基础.大规模物联网业务下将出现百亿级物联网终端设备接入、ZB量级物联网数据传输的连接和通信需求,对上层网络架构提出了异构性、可扩展性、移动性、安全性四大挑战.TCP/IP网络架构采用标识与位置绑定、基于端到端连接通信的设计原则,难以应对以上四大挑战,研究适合5G 大规模物联网业务的新型网络架构具有必要性和可行性.NDN 网络架构以内容为中心,将发送端与接收端解绑,天然支持多对多通信和多播,具有网络层缓存和基于内容的安全机制,可以更加高效地应对以上四大挑战.

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