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コンテンツ中心ネットワーク (CCN)は、コンテンツを優先し、直接アドレス指定およびルーティング可能にすることで、IP ベースのホスト指向のインターネットアーキテクチャとは異なります。CCN では、エンドポイントはIP アドレスではなく名前付きデータに基づいて通信します。このアプローチは、情報中心ネットワーク (ICN)アーキテクチャの一部であり、コンテンツ要求メッセージ (「関心」と呼ばれる) とコンテンツ返信メッセージ (「コンテンツ オブジェクト」と呼ばれる) の交換を伴います。
このパラダイムでは、接続が断続的になる可能性があり、ネットワーク内およびデータ ストレージ デバイスのビットがまったく同じ値を持つため、エンド ホストおよびネットワーク内のストレージを透過的に活用でき、モビリティとマルチ アクセスが標準であり、エニーキャスト、マルチキャスト、およびブロードキャストがネイティブにサポートされます。データは場所、アプリケーション、ストレージ、および輸送手段から独立し、ネットワーク内のキャッシュとレプリケーションが可能になります。期待される利点は、効率性の向上、情報/帯域幅の需要に関するスケーラビリティの向上、困難な通信シナリオでの堅牢性の向上です。情報中心のネットワークでは、キャッシュはネットワーク レベルのソリューションであり、キャッシュ状態が急速に変化し、要求の到着率が高く、キャッシュ サイズが小さくなります。特に、情報中心のネットワークのキャッシュ ポリシーは高速かつ軽量である必要があります。
歴史
情報中心ネットワークの原理は、1979 年にテッド ネルソンのプロジェクト ザナドゥのオリジナルの 17 のルールで初めて説明されました。2002 年に、ブレント バカラは、コネクション指向とデータ指向のネットワークを区別するインターネット ドラフトを提出し、インターネットの Web アーキテクチャが急速にデータ指向になっていることを示唆しました。 [1] 2006 年に、カリフォルニア大学バークレー校と ICSI のDONA [2]プロジェクトは、セキュリティ (信頼性) と永続性をアーキテクチャの第一級プリミティブとして組み込むことで TRIAD [3]を改良した情報中心ネットワーク アーキテクチャを提案しました。2006 年 8 月 30 日、PARC 研究員のヴァン ジェイコブソンがGoogle で「ネットワークの新しい見方」と題した講演を行いました。[4] CCNプロジェクトは2007年にPARCで正式に開始されました。2009年にPARCはCCNxプロジェクト（コンテンツ中心ネットワーク）を発表し、2009年9月21日にプロジェクトCCNxのウェブサイトで相互運用性の仕様とオープンソースの実装を公開しました。元のCCN設計は、2009年12月に国際新興ネットワーク実験技術会議（CoNEXT）で発表された論文で説明されました。[5]
CCNxコミュニティの年次会議は2011年、[6] 2012年、[7] 2013年[8]および2015年に開催されました。 [9]
CCNx 1.0 のプロトコル仕様は、コメントや議論のために公開されています。CCNx に関する作業は、ICNRG IRTF研究グループで公開されています。
仕様
CCNx 仕様はいくつかのIETFドラフトで公開されました。仕様には次のものが含まれています。
- ドラフト-irtf-icnrg-ccnxsemantics-01
- ドラフト-irtf-icnrg-ccnxメッセージ-01
- ドラフト-mosko-icnrg-ccnxurischeme-00
オープン実行環境内でのシームレスなデータ統合は、クラウドベースの分析と主要なネットワーク暗号化のセキュリティを保護するための重要な要素として提案されました。[10]これらのヒューリスティックを採用する原動力は2つありました。バッチ中断されたデータストリームが最適な実行環境に限定されたままであることと、統合分析プロセスに依存する安全な共有クラウドアクセスです。[11]
ソフトウェア
CCNx ソフトウェアはGitHubで入手できました。
動機とメリット
1970 年代に考案され作成されたインターネット プロトコルの機能目標は、リソースを含むマシンとそれらのリソースへのアクセスを希望するマシンの 2 台のマシンが相互に会話できるようにすることでした。動作原理は、エンドポイントにアドレスを割り当て、それによってこれらのエンドポイントが互いを見つけて接続できるようにすることでした。
初期の頃から、ソーシャル ネットワーキング サービスの普及から、ビデオ、写真、ドキュメントなどのデジタル コンテンツの閲覧と共有まで、インターネットの使用方法は根本的に変化してきました。インターネットは、基本的な接続を提供するのではなく、コンテンツ プロバイダーから視聴者に大量のビデオや Web ページ コンテンツが流れる配信ネットワークとしての役割を担うようになりました。今日のインターネット ユーザーは、コンテンツがどこに保存されているかを気にすることなく、より高速で効率的、かつより安全なコンテンツへのアクセスをますます求めています。
ネットワークは、従来の TCP/IP 通信モデルが適合しない多くの環境でも使用されています。モノのインターネット (IoT)やセンサー ネットワークは、送信元と送信先の通信モデルが必ずしも最適なソリューションを提供しない環境です。
CCN は、高速データ センターからリソースが制限されたセンサーまで、さまざまな環境で動作するように設計されました。CCN の目標は次のとおりです。
- 安全 - CCN通信モデルは、特定の2つのエンドホスト間の通信パイプではなく、データを保護します。ただし、ユビキタスなコンテンツキャッシュとエンドホスト間の安全な通信パイプの欠如により、不正アクセスに対するコンテンツ保護に課題が生じ、特別な注意と解決策が必要になります。[12]
- 柔軟性 - CCN は名前を使用して通信します。名前は場所に依存せず、IP アドレスよりもはるかに適応性があります。ネットワーク要素は、名前付きの要求とデータに基づいて、より高度な選択を行うことができます。
- スケーラブル - CCN は、キャッシュを許可し、ネイティブ マルチキャスト トラフィックを有効にし、ネイティブ ロード バランシングを提供し、リソース プランニングを容易にすることで、ネットワークの拡張を可能にします。
基本概念
コンテンツ オブジェクト メッセージは、ネットワーク サイズのデータ チャンクである名前付きペイロードです。名前は、コンテンツ発行者によってコンテンツ オブジェクトに割り当てられる、階層的な一連のバイナリ名セグメントです。署名は、名前、ペイロード、発行者のキー ID 間の暗号化バインディングです。これは、出所のために使用されます。関心メッセージは、そのオブジェクトに対するオプションの制限とともに、名前に一致するコンテンツ オブジェクトを要求するものです。
コア プロトコルは次のように動作します。消費者は、希望するコンテンツの名前を含む Interest メッセージを送信してコンテンツを要求します。ネットワークは、最長プレフィックス一致を使用して名前に基づいて Interest をルーティングします。Interest は、ネットワークを通過するときに状態を離れます。この状態は、保留中の Interest テーブル (PIT) に保存されます。一致が見つかると (Interest がコンテンツ オブジェクトに一致する場合)、Interest によって作成された PIT 状態に従って、コンテンツは Interest の逆パスで送り返されます。
コンテンツは自己識別可能であるため (名前とセキュリティ バインディングを介して)、任意のコンテンツ オブジェクトをキャッシュできます。関心メッセージは、パブリッシャーだけでなく、途中でキャッシュと照合される可能性があります。
コンテンツ中心のネットワーク内での分散キャッシュも可能であり、データベース全体にわたる多機能アクセスパラメータが必要となる。これにより、共有ネットワーク暗号化アルゴリズムは、定義された承認レベルに基づいてユーザーに対してロールベースのアクセス制限を適用することができるようになる。 [13]
CCNxリリース
CCNx 0.x
関心は、名前のプレフィックスに基づいてコンテンツ オブジェクトを照合します。たとえば、/a/b の関心は、/a/b/c/d または /a/b という名前のコンテンツ オブジェクトと一致します。関心には、セレクターの形式で制限が含まれます。これらは、ネットワークがプレフィックスの一致候補の中から実際の一致を選択するのに役立ちます。たとえば、関心では特定の名前を除外したり、追加の名前セグメントの最小数または最大数を要求したりする場合があります。
コンテンツ オブジェクトには、コンテンツ オブジェクトのハッシュに等しい暗黙の最終名コンポーネントがあります。これは、名前との一致に使用できます。
パケットのエンコードは、CCNB (バイナリ XML の一種に基づく独自の形式) を使用して行われます。
このブランチの最新バージョンは 0.8.2 です。ソフトウェアは GPL ライセンスの下で利用可能です。仕様とドキュメントも利用可能です。
CCNx 1.x
CCNx 1.xはCCNx 0.xと以下の点で異なります。[14]
関心は、名前のプレフィックスではなく、正確な名前に基づいてコンテンツ オブジェクトと一致します。したがって、/a/b/ の関心は、名前が /a/b であるコンテンツ オブジェクトにのみ一致します。関心は、パブリッシャーの KeyID またはオブジェクトの ContentObjectHash に基づいて一致を制限できます。
ネストされたタイプ、長さ、値(TLV) 形式は、ネットワーク上のすべてのメッセージをエンコードするために使用されます。各メッセージは、一連のパケット ヘッダーと、名前、コンテンツ (またはペイロード)、およびメッセージを暗号的に検証するために使用される情報を含むプロトコル メッセージで構成され、これらはすべてネストされた TLV に含まれています。
CCNx 1.0 の仕様は、http://blogs.parc.com/ccnx/specifications/ で入手できます。
派生作品
- 名前付きデータ ネットワーキングは、オリジナルの CCNx 0.x コードに基づく NSF 資金提供プロジェクトです。
- CCN-lite は、CCN 0.x と機能的に相互運用可能な CCNx の軽量バージョンです。
参照
参考文献
- ^ Baccala, Brent (2002 年 8 月)。「データ指向ネットワーキング」
- ^ Koponen, Teemu; Chawla, Mohit; Chun, Byung-Gon; Ermolinskiy, Andrey; Kim, Kye Hyun; Shenker, Scott; および Stoica, Ion。(2007 年 8 月) 「データ指向 (およびそれを超える) ネットワーク アーキテクチャ」 SIGCOMM Comput. Commun. Rev. 37, 4, 181-192。
- ^ TRIAD プロジェクト ページ Archived 2016-03-05 at the Wayback Machine、スタンフォード大学分散システム グループ、2014 年 8 月 1 日閲覧。
- ^ Jacobson, Van. (2006 年 8 月 30 日)。「ネットワークの新しい見方」
- ^ Jacobson, Van; Smetters, Diana K.; Thornton, James D.; Plass, Michael F.; Briggs, Nicholas H.; Braynard, Rebecca L. (2009 年 12 月 1 ～ 4 日)。「名前付きコンテンツのネットワーク化」。第 5 回国際ネットワーク実験および技術に関する会議の議事録。イタリア、ローマ。2014 年 8 月 1 日閲覧。
- ^ 「Cicn - fd.io」.
- ^ 「Cicn - fd.io」.
- ^ 「Cicn - fd.io」.
- ^ “CCNxCon 2015”. 2016年2月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年2月22日閲覧。
- ^ Bartolomeo; et al. (2016).分散データの識別と管理: NGN、コンテンツ中心ネットワーク、Web。CRC Press。pp. 39–257。
- ^ Ahmed, Hussein; et al. (2016).コンテンツ中心ネットワーク：概要、アプリケーション、および研究課題。Springer。pp. 17–64。
- ^ Bilal, Muhammad; et al. (2019). 「情報中心ネットワークにおける保護されたコンテンツの安全な配布」. IEEE Systems Journal . 14 (2): 1921–1932. arXiv : 1907.11717 . Bibcode :2020ISysJ..14.1921B. doi :10.1109/JSYST.2019.2931813. S2CID 198967720.
- ^ Fricker, C (2012). 「コンテンツ中心ネットワークにおけるトラフィックミックスのキャッシュパフォーマンスへの影響」. Proceedings IEEE INFOCOM Workshops . arXiv : 1202.0108 .
- ^ Solis, Ignacio (2014 年 7 月)。「CCNx 1.0 の 0.x からの変更点」、IETF-90 Proceedings。トロント、オンタリオ州。2014 年 8 月 1 日閲覧。