PDRM : a proactive data replication mechanism to improve content mobility support in NDN using location awareness

Abstract

The problem of handling user mobility has been around since mobile devices became capable of handling multimedia content and is still one of the most relevant challenges in networking. The conventional Internet architecture is inadequate in dealing with an ever-growing number of mobile devices that are both consuming and producing content. Named Data Networking (NDN) is a network architecture that can potentially overcome this mobility challenge. It supports consumer mobility by design but fails to offer the same level of support for content mobility. Content mobility requires guaranteeing that consumers manage to find and retrieve desired content even when the corresponding producer (or primary host) is not available. In this thesis, we propose PDRM, a Proactive and locality-aware Data Replication Mechanism that increases content availability through data redundancy in the context of the NDN architecture. It explores available resources from end-users in the vicinity to improve content availability even in the case of producer mobility. Throughout the thesis, we discuss the design of PDRM, evaluate the impact of the number of available providers in the vicinity and in-network cache capacity on its operation, and compare its performance to Vanilla NDN and two state-of-the-art proposals. The evaluation indicates that PDRM improves content mobility support due to using object popularity information and spare resources in the vicinity to help the proactive replication. Results show that PDRM can reduce the download times up to 53.55%, producer load up to 71.6%, inter-domain traffic up to 46.5%, and generated overhead up to 25% compared to Vanilla NDN and other evaluated mechanisms.

O problema de lidar com a mobilidade dos usuários existe desde que os dispositivos móveis se tornaram capazes de lidar com conteúdo multimídia e ainda é um dos desafios mais relevantes na área de redes de computadores. A arquitetura de Internet convencional é inadequada em lidar com um número cada vez maior de dispositivos móveis que estão tanto consumindo quanto produzindo conteúdo. Named Data Networking (NDN) é uma arquitetura de rede que pode potencialmente superar este desafio de mobilidade. Ela suporta a mobilidade do consumidor nativamente, mas não oferece o mesmo nível de suporte para a mobilidade de conteúdo. A mobilidade de conteúdo exige garantir que os consumidores consigam encontrar e recuperar o conteúdo desejado mesmo quando o produtor correspondente (ou o hospedeiro principal) não estiver disponível. Nesta tese, propomos o PDRM (Proactive Data Replication Mechanism), um mecanismo de replicação de dados proativo e consciente de localização, que aumenta a disponibilidade de conteúdo através da redundância de dados no contexto da arquitetura NDN. Ele explora os recursos disponíveis dos usuários finais na vizinhança para melhorar a disponibilidade de conteúdo, mesmo no caso da mobilidade do produtor. Ao longo da tese, discutimos o projeto do PDRM, avaliamos o impacto do número de provedores disponíveis na vizinhança e a capacidade de cache na rede em sua operação e comparamos seu desempenho com NDN padrão e duas propostas do estado-da-arte. A avaliação indica que o PDRM melhora o suporte à mobilidade de conteúdo devido ao uso de informações de popularidade dos objetos e recursos extras na vizinhança para ajudar a replicação pró-ativa. Os resultados mostram que o PDRM pode reduzir os tempos de download até 53,55%, o carregamento do produtor até 71,6%, o tráfego entre domínios até 46,5% e a sobrecarga gerada até 25% em comparação com NDN padrão e os demais mecanismos avaliados.