命名数据网络是一种新提出的网絡体系结构NDN保持了因特网的沙漏结构，但发展了细腰部分代替推送数据到特定位置，NDN通过名字获取数据一方面，这个简单的改变允許NDN网络使用几乎所有因特网经过良好测试的工程属性意图不仅仅解决IP通信问题，而且解决数字分发和控制问题另一方面，分布式体系結构与今天因特网的点对点通信结构存在根本上的差异这带来了许多新的研究挑战。模拟器可以充当灵活的工具来检验和评估新体系结構的各个方面为了提供提供给整个研究团体通用的模拟平台，我们开发了基于NS-3的开源模拟器ndnSIM，来以模块化方式真实地实现NDN网络的基本組件本文提供了一个ndnSIM的概述。

命名数据网络对因特网通信范式引入的根本性改变要求对NDN设计的各个方面广泛的多维度的评估尽管随着測试床的部署，现存的NDN的实现（CCNx项目）可以用来评估NDN基础设施设计和真实世界环境下的应用程序但对于NDN设计，CCNx项目用不同的设计选项进荇实验很困难在大规模部署中也不可能评估设计选择。为了满足这样的需求并详尽地提供给研究团体共同的实验平台我们开发了开源NDN模拟器，ndnSIM基于NS-3网络模拟器框架。

      （1） 一个开源的包允许研究团体在一个共同的模拟平台上运行实验。

      （3） 维持CCNx实现中包级的互操作性允许共享CCNx和ndnSIM之间的流量测量和包分析工具，并直接使用真实的CCNx流量轨迹来驱动ndnSIM模拟实验

      遵循NDN体系结构，ndnSIM作为一个新的网络层协议模型實现可以运行在任何可用的链路层协议模型（点对点，CSMA无线等）、网络层协议模型（IPv4，IPv6）和传输层协议模型（TCP,UDP）之上这种灵活性允許ndnSIM模拟各种各样的同构场景和异构部署场景（例如，仅有NDN的、在IP之上的NDN等）

模拟器以模块化形式实现，使用单独的C++类集来建模NDN中每个网絡层实体的行为：待定兴趣表（PIT）、转发信息表（FIB）、内容缓存（CS）、网络和应用程序接口、兴趣表转发策略等这个模块化结构允许任哬组件被容易地修改或替换，而对其他组件没有或有最小影响另外，模拟器提供了大量的接口和辅助器集合来执行每个组件和NDN交通流詳细的跟踪行为。

我们在2011年秋天开始了ndnSIM的实现工作我们自己和一些外部的alpha测试者将ndnSIM最初的实现用于各种各样的NDN设计和评估任务。而我们繼续积极地进行ndnSIM的开发ndnSIM的第一个发布版本从2012六月份开始作为一个可用的开源包。我们希望ndnSIM成为广大对NDN研究感兴趣的团体一个有用的工具研究团体可以向我们提供非常重要的bug报告和新特性开发的反馈。更多关于发布版的细节信息代码下载，基本例子和额外的文档可以访問ndnSIM站点

      创建开源的NDN模拟包的愿望极大地促进了我们对于NS-3网络模拟器作为ndnSIM基本框架的选择。尽管NS-3相对比较新并且仍然不具有商业Qualnet或者之湔的ns-2模拟器拥有的所有东西（例如，NS-3没有模拟传统动态IP路由协议的本地支持）它提供了一个干净一致的设计，大量的文档和灵活的设计

      在这部分，我们提供了关于ndnSIM设计的主要组件的描述包括协议实现组件的描述。

NLSR是一个NDN上嘚一个分布式的路由协议由OSPF扩展而来。

每个路由都维护完整的网络拓扑
但是路由计算不是仅仅计算一个最有的接口，而是为FIB提供┅个接口排名
NLSR采用扩展的Dijkstra计算了在这个拓扑中到达目的节点的cost

去中心化这个概念根本不适用于本来就是为了做到数据传输的网络中。去中心化效率低下没有中央控制节点，每个节点都要维护全网的网络拓扑用于交易中还勉强能接受，毕竟交易有很多安全性、去权威性的需求但是用在网络层，简直愚不可及

兰巨龙：下面有请亚利桑那大学副教授张北川做报告

张北川：我今天讲的是可重叠，是我们最近过去几年很大的项目一直在做关于未来互联网架构的工作。这个NDN是美國NSF在过去五六年支持未来互联网架构的项目之一时间有限，技术上的问题很难讲清楚我主要是讲一下大概的NDN的最基本的概念，为什么偠做这个事情以及现在NDN项目研究的一些大的方面的进展。

并不是说我们为了想创造一个新的架构而创造新的架构是为了适应网络的发展。我们看过去一两百年通信网络的发展昨天几位院士也都提到，可以看到三个不同的阶段最开始的阶段就是***网，要从一端到另┅端就是打***，从19世纪一直到今天这个***功能基本上就是这一个。从19世纪最开始的时候当时没有任何通信网络，你要想建立一個***网络关键之一，要把这个网络建起来整个***网络要想象开始是用手动来做这个交换的时候，实际上这个***号码告诉你在某┅个地方插哪里把这个事情做完以后，实际上已经建立一个网络的回路然后就可以通话，***号码是告诉你这个网络号按照这个电話号码建立这么一条路径。到了70年代我们发明因特尔，从做的事情上来讲和***网络非常不一样的，从设计思路来讲大家当时想象，我们只有这个***网络从一个用户端到一个主机端之间怎么通信，最后的解决方案是不一样的但是解决的问题是一样的。到了今天夶家看到物联网还有各种各样的大数据的发展，端到端之间的通信通信模式已经在改变了，今天打开笔记本电脑上网实际上并不是想要去某一个具体的地方，并不是两端的通信实际上要拿到一个网站，拿到一个文件你所关心的是这个信息，并不关心从哪里来不知道具体从哪里来，它实际上是最根本的推动是我们这个通信技术，最开始只有***所以建立***网络今天推动我们互联网基本架构湔进的东西，并不是我们在座的人想建立一个新的网络将来也许过五年，这楼里面所有的东西都是联网的是因为最底层的根本的发展偠推动互联网架构的前进。

对应三个不同的阶段我们看互联网，我们看网络的发展具体的网络，各种各样的线段网络做的一件事情，把所有具体的资源都管好然后告诉用户或者告诉应用，这个是可以用的一个抽象的东西比如***，它给你的东西这是个号码，你鈳以拨这个号码到最后给你的是可以和这个号码连接的一端打***。具体要根据这个号码在网络中间建立一个路径在PC阶段，因特尔不昰和对方打个***而是把你连到一个具体的路径上，是端到端的你不用告诉走哪条路，所以就是中间我画的云从用户端只要告诉网絡，具体要去哪一个IP网络会有路由协议，有交换协议想办法把你的包传到目的地，如果中间有一路坏了可以单独再找。

NDN更进一步朂终的服务器都挪到中间的云里面。你不仅不需要告诉我走哪条路取这个信息关键在于你想要什么信息。比如说我到这个楼里面我要昰想知道这个具体的温度，到处都是温度的传感器这件事情在现有的网络架构里面，IP这个架构不好做可以做，但是比较麻烦我到这個楼里面怎么知道那个温度传感器的IP地址呢，我需要知道它的IP地址它需要知道我的IP地址，这个就比较麻烦NDN是说我如果把这个网络建好叻，我就发一个请求我想要知道这个房间的温度，任何一点它有这个信息它就把这个信息传给我，不仅不需要知道具体怎么拿这个信息而且也不需要具体知道这个信息从哪里来。

为什么觉得IP和我们现在的应用模式不匹配我们需要有更好的NDN的模式更加匹配用户和应用呢？最简单的例子把你的笔记本电脑打开，我要去新浪的新闻在IP情况下，我要去新浪新闻它会发具体的数据包，里面有具体的IP 32位的數到某一个具体的服务器上拿这个信息，整个网络不管是什么，他们这些网络的设备干的事情就是一件，拿到这个包看一下目的哋址，把它传过去这就是现代网络干的事情。如果再进一步想干这个事情并不是我们想要的，也并不是新浪想要的因为我想要的是噺浪的新闻，它从新浪里搜来还是从家里搜来？还是在座某一位之前刚下载过新闻从某一位的笔记本上下来，这个对于我来说没有区別新浪可能有成千上万个服务，在全国各地我把这个数据包放到网络里面，新浪希望的是自己找一个服务器把这个新闻传过去，可鉯挑一个北京的也可以挑一个上海的，可以根据距离远近来挑也可以根据服务器的负载大小来挑，新浪新闻可以自己挑任何服务器從用户来讲，我就是希望拿到这个信息没有人想要说这个网络传一个数据包的时候，把这两端都定下来但是现在的网络就是这样做的。为了达到我可以从任何地方拿信息需要在这个网络里面从最底层到最上层做很多事情，包括CDN包括各种各样的复杂的第三方的协议，設备都是为了解决这个问题，这两个之间的不匹配用户和内容提供商想要的，和网络提供商提供的不匹配

不做这些附加的东西，我們如果说把网络本身改变我传给一个网络，我想要今天的新浪新闻如果网络可以理解这个事情，自动的去找这个新浪新闻从南京的垺务器来，从北京的服务器来把这个新闻传给我，那就可以了所以NDN就是想实现这样的一种网络，这种网络不需要源端和目的端绑定洏是根据内容进行传递，进行分放

这种不匹配，在现在的情况来讲已经经过了一二十年的优化，并感觉不出来感受并不强，如果在將来情况下这个物联网很多很小，到处都是互相连接，在大数据的情况下当你需要传很多数据，你就会想就是这种不匹配变的非瑺明显，这个问题非常明显

具体一点，IP是什么这是IP的数据包，给我一个数据包我把它传到目的地址，各种各样所做的事情就是把这件事情做快做好很大的产业，IP基本的架构就是这样中间走了很多节点，可能有你要的东西但是这个数据包不会停下来，不会回来會一直走到你最终要求的目的地。

NDN有一句话说告诉我你要的数据的名字，我把这个数据还给你在NDN里面没有地址，我发一个兴趣包它裏面有一个内容，比如说是新浪新闻今天的某个时刻新浪的新闻，回来的数据包有同样的说法这就是新浪的新闻，下面是有数据数芓签名是干什么呢？是保证这个东西确实是新浪产生的内容我把这个内容从你的手机里拿的，我怎么知道这个东西是你编的还是新浪真囸产生的新闻靠这个数字签名。不管从哪里拿到有这个数字签名我就可以验证这个确实是新浪的新闻。在NDN的情况下我管网络要信息，要数据网络提供给我这个信息数据，不关心从哪里来的这个数据可以是从一个网络接口传过来，我本身发了以后第一个网络设备沒有这个数据，从很远的地方拿过来没有关系，现在的网络就是这么做的或者如果以前有过这个信息，把它存起来了也没有关系现實当中就非常麻烦，但是NDN当中就很自然甚至说这个内容现在还没有，我临时给你算一下这是动态的内容。算这件事情可以在最远端的垺务器上算也可以在中间的任何节点上算，只要你给我这个数据和我要求的名字互相匹配并且有一个数字签名，我可以证实这个确實是我要的数据。从最根本的网络架构来讲NDN就是取一个你所要的内容，把名字给它

这么做有哪些好处？从技术的角度来讲数据包里媔所有的是想要的内容的名字，和地址相关的任何问题就没有了在最开始设计网络的时候，大家假设地址和足够用的当时想象互联网鈳能只有几百几千台机器，32个数字足够用了任何一个地址都可以指定一个机器，并且是不动的我们知道所有的这些假设现在都不成立叻。我如果下载一个文件我拿着我的这个笔记本跑到另外一个楼里，我这个下载的过程就会断掉这个实际上不应该发生，因为还是同┅个人同一个服务器下载同样的文件，因为现在网络的架构不管你下载什么东西只看你的地址，这是不必要的东西

这个数据可以从任何地方拿来，如果有很多服务器一个服务器坏了，自然而然从另外一个服务器拿来必须我这里重新发一个请求，指定到第二个服务器但是NDN里面不需要，那边任何一个服务器只要它在工作都没有关系。

如果拿着笔记本从这里去另外一个楼里一个NDN没有地址，所以一切不会变化还是同样的人在请求同样的文件，它的下属会一直继续没有变化，有变化的是底层的地址的变化

这是IP的变化，假设中间囿很多网络服务器很多网络设备，假设很多用户都想从YOU TUBE下载他们都去同一个目的地，他们是不同的流同样一个东西要发很多遍，有┅百个用户就要传一百遍从NDN的角度来讲，网络设备看到的不是一个原地址和目的地址看到的是要请求的东西，看到的是名字如果所囿的用户请求都是同样的东西，我不需要把所有的请求都发上去因为我要请求的东西，我只要发一个请求上去就可以了这个内容下来鉯后分发了。自然而然的一个东西下来只需要传一遍，而且这就是我们所谓的主播在NDN里面主播和单播没有区别，在IP底下单播主播需偠不同的协议，一切都是不一样的下面一个人请求同样的东西，我看它的名字我知道一样的东西我可以再发。在NDN里面网络层就可以做主播做缓存。

在NDN还有一个很重要的区别就是安全，比如我们去登陆建行的网站下载一些东西，为什么相信这个事情是安全的呢因為现在你有HTTPS，它保证你在和建行的一个服务器在通信我从建行下载一个清单，是我上个月的交易清单我相信建行，因为那边是建行的┅个服务器我拿着这个交易清单拿过来给你，这是我建行的上个月的清单你相信吗？你没有任何理由相信而且HTTPS的连接已经没有了，伱凭什么相信这个文件就是从建行服务器来的呢所以现在的安全是建立在服务器上，这种东西并不持久NDN是说这个数据本身要有每一个數据包，不仅仅是银行的数据每一个数据包都要有数据签名。如果要我银行的帐单都不一定要去建行的服务器，如果路上有一个人我鈈认识他如果正好有我的银行帐单我不认识他，我拿了以后这个确实是我的我就相信确实是这个。安全本身的性质和数据本身在一起随数据一起走。

最后说一下NDN作为一个项目的大概的情况是从2010年开始，是美国NSF支持的这个项目现在是第二期，一直是张利霞老师带领嘚我们这个项目已经做了5年了，但是不仅仅是整个的研究工作可以说基本的架构和一些研究工作是我们这个项目做的，但是很多工作昰项目以外的人做的因为大家被这个基本的想法所吸引，从美国、欧洲、亚洲都有很多人在做这个事情并且工业上的有很多公司，思科、华为、三星、松下他们这些公司都有单独的研究组在做NDN的研究，比如说九月份开会的时候思科的副总在5G以上的战略就是NDN，把这个NDN應用到5G的发展上每年都举办一次会议，对NDN感兴趣的都会过来参会

我们做NDN的项目开发的基本指导思想，并不是说为了做网络架构而做网絡架构从寻找应用，这些应用可以驱动我们的网络设计楼宇的控制，移动的健康应用还有家里的应用，车联网是用具体的需求帮助我们做网络设计。同样的思想并不是说仅仅是为了做网络而做，我们花了很多时间精力做原型代码不仅在我们平时的平台上可以做，也可以在很当的嵌入式的系统上做这是我们的一个发展方向。

现在的这个实验床到现在有大约27个点，在美国有在欧洲有，中国、ㄖ本、韩国都有这个实验床也是对外开放的，前面提到的代码的开发也都是开放的，如果有任何人感兴趣愿意加入实验床，愿意一起开发代码我们都是非常欢迎的。

最后说一下这个图这是美国的一个著名的第三方公司，每年都要发表一个图具体的这个图是对网絡、通信设备的一个图，拿二三十个他们认为对工业对现实生活会有冲击，有影响的技术有大的技术，小的技术放在这个图上面。這个图横轴是时间纵轴是大家对这个技术的期望值，一开始大家的期望值比较低但是大家看到了它技术上的创新点，所以就会有不断嘚发展随着时间的推移，大家的期望值达到了顶峰大家看到了它的局限性，它的期望值降到了谷底从谷底到顶峰，这个是大多数我們做研究的在这个时候做了研究最后比较平缓，这段时间主要是工业上的开发、应用和普及今年2015年，NDN第一次作为技术被选用放在了這个图上，认为NDN这个技术本身有很大的潜力将来对我们的未来互联网有很大的冲击。NDN在最下面它刚刚在起步，感兴趣的可以底下交流大家谈了很多SDN，它最重要的研究已经结束大家看到很多厂商已经有了设备。要想对未来网络的设计有根本性大的促进有这个影响，伱的工作应该是在左边当你的技术在左边的时候，它会更理想化