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N a m e d D at a N et w or ki n g ( N D N) Pr oj e ct
2 0 1 3 - 2 0 1 4 R e p ort
P ri n ci p al I n v e sti g at o r s
V a n J a c o bs o n, J e ffr e y B ur k e, a n d Li xi a Z h a n gU ni v e r sit y of C alif o r ni a, L o s A n g el e s
B ei c h u a n Z h a n gU ni v e r sit y of A ri z o n a
Ki m Cl a ff y a n d D mitri Kri o u k o vU ni v e r sit y of C alif o r ni a, S a n Di e g o
C hrist os P a p a d o p o ul osC ol o r a d o St at e U ni v e r sit y
T ar e k A b d el z a h erU ni v e r sit y of Illi n oi s at U r b a n a- C h a m p ai g n
L a n W a n gU ni v e r sit y of M e m p hi s
E d m u n d Ye hN o rt h e a st e r n U ni v e r sit y
P atri c k Cr o wl e yW a s hi n gt o n U ni v e r sit y
C o n t e n t s
E x e c u ti v e S u m m a r y 1
1 A r c hi t e c t u r e O v e r vi e w 21. 1 N a m e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31. 2 D at a- C e ntri c S e c urit y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41. 3 A d a pti v e R o uti n g a n d F or w ar di n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51. 4 I n- N et w or k St or a g e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51. 5 Fr o m Tr a n s p ort t o Di stri b ut e d S y n c hr o ni z ati o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2 R e s e a r c h Pl a n a n d P r o g r e s s 72. 1 I nt e n d e d O ut c o m e of t h e N D N Pr oj e ct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72. 2 P at h a n d Pr o gr e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82. 3 Pr o gr e s s: Ye ar 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3 A r c hi t e c t u r e R e s e a r c h 1 13. 1 A p pli c ati o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1
3. 1. 1 S u m m ar y of O bj e cti v e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 13. 1. 2 Te c h ni c al A p pr o a c h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 13. 1. 3 Pr o gr e s s - A p pli c ati o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 13. 1. 4 Pr o gr e s s - Li br ari e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 53. 1. 5 N e w Ar c hit e ct ur al Fi n di n g s fr o m A p pli c ati o n D e v el o p m e nt . . . . . . . . . . . . . . . 1 83. 1. 6 V al u e s i n D e si g n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9
3. 2 R o uti n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 13. 2. 1 N a m e d- d at a Li n k St at e R o uti n g Pr ot o c ol ( N L S R) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 13. 2. 2 H y p er b oli c R o uti n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 33. 2. 3 D y n a mi c I nt er e st Li miti n g f or N D N C o n g e sti o n C o ntr ol . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5
3. 3 S c al a bl e F or w ar di n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 73. 3. 1 S c al a bl e N a m e- B a s e d F or w ar di n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 73. 3. 2 S c al a bl e P e n di n g I nt er e st T a bl e D e si g n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 73. 3. 3 F or w ar di n g E n gi n e D e v el o p m e nt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8
3. 4 S e c urit y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 03. 4. 1 S e c urit y Li br ar y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 03. 4. 2 Te st b e d C erti fi c at e D e pl o y m e nt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 23. 4. 3 We b- of- Tr u st . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 33. 4. 4 C o nt e nt P oi s o ni n g Miti g ati o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3
3. 5 F u n d a m e nt al t h e or y f or N D N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 43. 5. 1 O bj e cti v e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 43. 5. 2 Pr o gr e s s f or T h e or y A cti viti e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4
i
4 N F D D e v el o p m e n t a n d N D N T e s t b e d 3 64. 1 N e w P a c k et F or m at D e si g n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 74. 2 N e w N D N F or w ar d er: N F D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 8
4. 2. 1 D e v el o p m e nt O v er vi e w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 84. 2. 2 M aj or C o m p o n e nt s a n d F u n cti o n alit y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9
4. 3 N D N Te st b e d: D e pl o y m e nt, M a n a g e m e nt, E x p a n si o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1
5 I m p a c t: E d u c a ti o n 4 35. 1 E d u c ati o n P hil o s o p h y a n d O bj e cti v e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 35. 2 Bi w e e kl y N D N S e mi n ar s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 35. 3 E d u c ati o n E ff ort s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 45. 4 E d u c ati o n al S cr e e n c a st s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5
6 I m p a c t: E x p a n si o n of N D N C o m m u ni t y 4 66. 1 Fir st N D N C o m m u nit y m e eti n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 66. 2 E st a bli s h m e nt of N D N C o n s orti u m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 76. 3 T h e Fir st A C M I nf or m ati o n C e ntri c N et w or ki n g C o nf er e n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 76. 4 R e a c hi n g O ut: N D N Pr e s e nt ati o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 8
7 P u bli c a ti o n s 5 0
ii
F I A: C oll a b o r a ti v e R e s e a r c h: N a m e d D a t a N e t w o r ki n g ( N D N ) 2 0 1 4 R e p o r t
E x e c u ti v e S u m m a r y
T hi s r e p ort s u m m ari z e s t h e N D N pr oj e ct t e a m’ s f o urt h y e ar of r e s e ar c h a c hi e v e m e nt s s u p p ort e d b y FI As u p pl e m e nt al f u n di n g. C h a pt er 1 r e vi e w s t h e N D N ar c hit e ct ur al m o d el. C h a pt er 2 gi v e s a n o v er vi e w of t h eN D N pr oj e ct o bj e cti v e s a n d t h e mil e st o n e s a c hi e v e d i n o ur f o urt h y e ar e ff ort. C h a pt er 3 d e s cri b e s a cti viti e sa n d fi n di n g s i n o ur fi v e m ai n r e s e ar c h ar e a s. C h a pt er 4 d et ail s o n e of o ur m aj or a c hi e v e m e nt i n 2 0 1 4, t h ed e si g n of a n e w N D N p a c k et f or m at a n d t h e d e v el o p m e nt of a n e w N D N F or w ar di n g D a e m o n ( N F D). ar e a s.C h a pt er s 5 a n d 6 r e vi e w e ff ort s i n e d u c ati o n a n d c o m m u nit y o utr e a c h, r e s p e cti v el y.
T h e h e art of t h e I nt er n et ar c hit e ct ur e i s a si m pl e, u ni v er s al n et w or k l a y er (I P) w hi c h i m pl e m e nt s all t h ef u n cti o n alit y n e c e s s ar y f or gl o b al i nt er c o n n e cti vit y. T hi s t hi n w ai st w a s t h e k e y e n a bl er of t h e I nt er n et’ se x pl o si v e gr o wt h b ut o n e of it s d e si g n c h oi c e s i s al s o t h e r o ot c a u s e of t o d a y’ s m a n y p er si st e ntl y u n s ol v e dpr o bl e m s: I P w a s d e si g n e d t o cr e at e a c o m m u ni c ati o n n et w o r k , t h e r ef or e t h e o nl y e ntiti e s t h at c a n b en a m e d i n it s p a c k et s ar e c o m m u ni c ati o n e n d p oi nt s. R e c e nt gr o wt h i n e- c o m m er c e, di git al m e di a, s o ci aln et w or ki n g, a n d s m art p h o n e a p pli c ati o n s h a s r e s ult e d i n t h e I nt er n et pri m aril y b ei n g u s e d a s a di st ri b uti o nn et w o r k . Di stri b uti o n n et w or k s ar e f u n d a m e nt all y m or e g e n er al t h a n c o m m u ni c ati o n n et w or k s, a n d s ol vi n gdi stri b uti o n pr o bl e m s vi a a p oi nt-t o- p oi nt c o m m u ni c ati o n pr ot o c ol i s c o m pl e x a n d err or pr o n e.
N D N r et ai n s t h e I nt er n et’ s h o ur gl a s s ar c hit e ct ur e b ut e v ol v e s t h e t hi n w ai st t o e n a bl e t h e cr e ati o n ofc o m pl et el y g e n er al di stri b uti o n n et w or k s. T h e c or e el e m e nt of t hi s e v ol uti o n i s r e m o vi n g t h e r e stri cti o n t h atp a c k et s c a n o nl y n a m e c o m m u ni c ati o n e n d p oi nt s. A s f ar a s t h e n et w or k i s c o n c er n e d, t h e n a m e i n a n N D Np a c k et c a n b e a n yt hi n g – a n e n d p oi nt, a d at a c h u n k i n a m o vi e or a b o o k, a c o m m a n d t o t ur n o n s o m e li g ht s,et c . T hi s c o n c e pt u all y si m pl e c h a n g e all o w s N D N n et w or k s t o u s e al m o st all of t h e I nt er n et’ s w ell-t e st e de n gi n e eri n g pr o p e rti e s t o s ol v e n ot o nl y c o m m u ni c ati o n pr o bl e m s b ut al s o di git al di stri b uti o n a n d c o ntr olpr o bl e m s. O ur r e s e ar c h c h all e n g e i s t o t ur n t h e a b o v e vi si o n i nt o a n ar c hit e ct ur al fr a m e w or k c a p a bl e ofs ol vi n g r e al pr o bl e m s, p arti c ul arl y i n a p pli c ati o n ar e a s p o orl y s er v e d b y t o d a y’ s I nt er n et pr ot o c ol st a c k.S ol vi n g r e al pr o bl e m s f or c e s u s t o fill i n ar c hit e ct ur al d et ail s, a n d m o st i m p ort a ntl y, v eri fi e s a n d s h a p e s t h ear c hit e ct ur al dir e cti o n.
We a c hi e v e d o ur m aj or mil e st o n e s f or t h e f o urt h y e ar of t h e pr oj e ct. Hi g hli g ht s i n cl u d e:
• T h e d e si g n of a n e w N D N p a c k et f or m at, w hi c h u s e s a t y p e-l e n gt h- v al u e ( T L V) p att er n t o s u p p orte ffi ci e nt pr o c e s si n g a n d fl e xi bilit y f or f ut ur e e xt e n si o n.
• T h e d e si g n, i m pl e m e nt ati o n, p u bli c r el e a s e, a n d t e st b e d d e pl o y m e nt of a n e w N D N F or w ar di n g D a e m o n( N F D). T h e b a si c N F D d e si g n g o al s ar e m o d ul arit y a n d e xt e n si bilit y t o e n a bl e e x p eri m e nt ati o n wit hn e w pr ot o c ol f e at ur e s, al g orit h m s, a n d a p pli c ati o n s.
• T h e r e- d e si g n a n d i m pl e m e nt ati o n of N L S R, N D N Li n k- St at e R o uti n g pr ot o c ol, t o r u n wit h t h e n e wp a c k et f or m at a n d N F D a n d u s e C hr o n o S y n c f or r o uti n g d at a b a s e s y n c hr o ni z ati o n.
• T h e d e v el o p m e nt of a n N D N s e c urit y li br ar y w hi c h s u p p ort s e ffi ci e nt si g ni n g a n d v ali d ati o n of N D Np a c k et s a s w ell a s k e y m a n a g e m e nt t o f a cilit at e s e c ur e a p pli c ati o n d e v el o p m e nt.
• C o nti n u e d a d v a n c e m e nt i n N D N a p pli c ati o n d e v el o p m e nt s, i n cl u di n g a d v a n c e s i n b uil di n g a ut o m ati o ns y st e m s, N D N-I o T t o ol kit f or s m art h o m e R & D, t h e d e v el o p m e nt of n d n R T C, a r e al-ti m e c o nf er e n ci n ga p pli c ati o n o v er N D N, a n d a p pli c ati o n of N D N t o cli m at e d at a di stri b uti o n.
• T h e e st a bli s h m e nt of t h e N D N C o n s orti u m t o pr o m ot e a vi br a nt o p e n s o ur c e e c o s y st e m of r e s e ar c h a n de x p eri m e nt ati o n ar o u n d N a m e d D at a N et w or ki n g, a n d t h e or g a ni z ati o n of t h e fir st N D N C o m m u nit ym e eti n g t o or c h e str at e t h e e ff ort fr o m br o a d er c o m m u nit y i n a d v a n ci n g N D N r e s e ar c h a n d d e v el o p m e nt.
T h e s e a c hi e v e m e nt s e st a bli s h e s a pl atf or m t h at f a cilit at e s n e w r e s e ar c h e x p eri m e nt ati o n s. O ur 4- y e are ff ort h a s pr o d u c e d a r a n g e of n e w a p pli c ati o n s, a ri c h s et of li br ari e s, a f u n cti o ni n g t e st b e d s p a n ni n g t hr e ec o nti n e nt s, a d e e p e n e d u n d er st a n di n g of t h e N D N ar c hit e ct ur e a s w ell a s it s r e m ai ni n g c h all e n g e s, a n d m o sti m p ort a ntl y, a t e a m wit h s kill s a n d e x p eri e n c e i n f ut ur e ar c hit e ct ur e r e s e ar c h. T h e s e a c hi e v e m e nt s will g ui d et h e pr oj e ct’ s n e xt p h a s e, N D N- N P, a n d l e a d u s t o a n e w l e v el of u n d er st a n di n g i n n a mi n g d e si g n, di stri b ut e dd at a s y n c hr o ni z ati o n, u s a bl e tr u st m a n a g e m e nt, r o uti n g a n d f or w ar di n g — c or e i s s u e s i n t h e N a m e d- D at aN et w or ki n g ar c hit e ct ur e.
1
C h a p t e r 1
A r c hi t e c t u r e O v e r vi e w
I Pp a c k et s
e m ail W W W p h o n e ...
S M T P H T T P R T P ...
T C P U D P ...
et h er n et P P P ...
c o p p er fi b er r a di o ...
C S M A a s y n c s o n et ...
E v er y n o d e
c o p p er fi b er r a di o ...
I n di vi d u al a p p s
I n di vi d u al li n k s Str at e g y
S e c urit y
Fil e Str e a m ...
br o w s er c h at ...
C o nt e ntc h u n k s
I P U D P P 2 P B C a st ...
Fi g ur e 1. 1: I nt er n et a n d N D N H o ur gl a s s Ar c hit e ct ur e s
N D N i s a n e ntir el y n e w ar c hit e ct ur e, b utit s d e si g n pri n ci pl e s ar e d eri v e d fr o m t h es u c c e s s e s of t o d a y’ s I nt er n et, r e fl e cti n go ur u n d er st a n di n g of t h e str e n gt h s a n dli mit ati o n s of t h e c urr e nt I nt er n et ar c hi-t e ct ur e, a n d o n e t h at c a n b e r oll e d o utt hr o u g h i n cr e m e nt al d e pl o y m e nt o v er t h ec urr e nt o p er ati o n al I nt er n et.
T o d a y’ s I nt er n et’ s h o u r gl a s s ar c hit e c-t ur e c e nt er s o n a u ni v e r s al n et w or k l a y er(i. e., I P) w hi c h i m pl e m e nt s t h e mi ni m alf u n cti o n alit y n e c e s s ar y f or gl o b al i nt er-c o n n e cti vit y. T hi s t hi n w ai st e n a bl e d t h eI nt er n et’ s e x pl o si v e gr o wt h b y all o wi n gb ot h l o w er a n d u p p er l a y er t e c h n ol o gi e s
t o i n n o v at e i n d e p e n d e ntl y wit h o ut u n n e c e s s ar y c o n str ai nt s. T h e N D N ar c hit e ct ur e r et ai n s t h e s a m e h o ur-gl a s s s h a p e, b ut tr a n sf or m s t h e t hi n w ai st t o f o c u s o n d at a dir e ctl y i n st e a d of it s l o c ati o n. M or e s p e ci fi c all y,N D N c h a n g e s t h e s e m a nti c of n et w or k c o m m u ni c ati o n fr o m d eli v e ri n g a p a c k et t o a gi v e n d e sti n ati o n a d-d r e s s t o r et ri e vi n g d at a i d e nti fi e d b y a gi v e n n a m e ( Fi g ur e 1. 1). T h e d e si g n i s al s o g ui d e d b y t h e f oll o wi n gpri n ci pl e s.
• S e c u rit y m u st b e b uilt i nt o t h e a r c hit e ct u r e. S e c urit y f u n cti o n alit y i n t h e T C P /I P I nt er n et i s l a y er e dwit h i n h er e nt c o m pl e xit y at o p a f u n d a m e nt all y t o o-tr u sti n g ar c hit e ct ur e. N D N pr o vi d e s a f u n d a m e nt als e c urit y b uil di n g bl o c k at t h e t hi n w ai st b y si g ni n g all n a m e d d at a.
• T h e e n d-t o- e n d p ri n ci pl e [ 6] u n d erl yi n g t h e T C P /I P ar c hit e ct ur e e n a bl e d d e v el o p m e nt of r o b u st a p-pli c ati o n s i n f a c e of u n e x p e ct e d f ail ur e s. N D N r et ai n s a n d e x p a n d s t hi s pri n ci pl e b y s e c uri n g d at ae n d-t o- e n d.
• N et w o r k t r a ffi c m u st s elf- r e g ul at e . Fl o w- b al a n c e d d at a d eli v er y i s e s s e nti al t o t h e st a bilit y of l ar g es y st e m s. U nli k e I P’ s o p e n-l o o p p a c k et d eli v er y, N D N d e si g n s a fl o w- b al a n c e f e e d b a c k l o o p i nt o t h et hi n w ai st.
• T h e a r c hit e ct u r e s h o ul d f a cilit at e u s e r c h oi c e a n d c o m p etiti o n w h e r e v e r p o s si bl e. Alt h o u g h n ot c o n-si d er e d i n t h e ori gi n al I nt er n et d e si g n, gl o b al d e pl o y m e nt h a s t a u g ht u s t h at “ ar c hit e ct ur e i s n otn e utr al. ” [ 2] N D N m a k e s a c o n s ci o u s e ff ort t o e m p o w er e n d u s er s a n d f a cilit at e c o m p etiti o n.
C o m m u ni c ati o n i n N D N i s dri v e n b y t h e r e c ei vi n g e n d s, i. e., t h e d at a c o n s u m er s, t hr o u g h t h e e x c h a n g e oft w o t y p e s of p a c k et s: I nt e r e st a n d D at a ( s e e Fi g ur e 1. 2). B ot h t y p e s of p a c k et s c arr y a n a m e t h at i d e nti fi e sa pi e c e of d at a t h at c a n b e tr a n s mitt e d i n o n e D at a p a c k et. T o r e c ei v e d at a, a c o n s u m er p ut s t h e n a m eof d e sir e d d at a i nt o a n I nt e r e st p a c k et a n d s e n d s t o t h e n et w or k. R o ut er s u s e t hi s n a m e t o f or w ar d t h e
2
I nt er e st P a c k et D at a P a c k et
N a m e N a m e
( or d er pr ef er e n c e, p u bli s h er filt er, e x cl u d e filt er, …)
S el e ct or s M et aI nf o
N o n c e
G ui d er s( s c o p e, I nt er e st lif eti m e)
C o nt e nt
Si g n at ur e
( c o nt e nt t y p e, fr e s h n e s s p eri o d, …)
( si g n at ur e t y p e, k e y l o c at or,si g n at ur e bit s, …)
Fi g ur e 1. 2: P a c k et s I n t h e N D N Ar c hit e ct ur e.
C o nt e nt St or e
P e n di n g I nt er e st T a bl e ( PI T)
FI B I nt er e st ✗ ✓ ✗
f or w ar d
✓ D at a ✓ a d d i n c o mi n g i nt erf a c e
✗
dr o p or N A C K
C o nt e nt St or e
P e n di n g I nt er e st T a bl e ( PI T)
✗
D at a ✓ f or w ar d
di s c ar d D at a
c a c h e
D o w n str e a m U p str e a m
✗ l o o k u p mi s s ✓ l o o k u p hit
Fi g ur e 1. 3: F or w ar di n g Pr o c e s s at a n N D N N o d e.
I nt e r e st t o w ar d t h e d at a pr o d u c er( s). O n c e t h e I nt er e st r e a c h e s a n o d e N t h at h a s t h e r e q u e st e d d at a, n o d eN will r et ur n a D at a p a c k et t h at c o nt ai n s b ot h t h e n a m e a n d t h e c o nt e nt, t o g et h er wit h a si g n at ur e b y t h ep r o d u c er’ s k e y w hi c h bi n d s t h e t w o ( Fi g ur e 1. 2). T hi s D at a p a c k et f oll o w s i n r e v er s e t h e p at h t a k e n b y t h eI nt e r e st t o g et b a c k t o t h e r e q u e sti n g c o n s u m er.
T o e x e c ut e I nt er e st a n d D at a p a c k et f or w ar di n g f u n cti o n s, e a c h N D N r o ut er m ai nt ai n s t hr e e d at a str u c-t u r e s: a F o r w a r di n g I nf o r m ati o n B a s e ( FI B ) , a P e n di n g I nt e r e st T a bl e ( PI T ) , a n d a C o nt e nt St o r e ( Fi g. 1. 3).T h e FI B i s p o p ul at e d b y a n a m e- pr e fi x b a s e d r o uti n g pr ot o c ol a n d g ui d e s I nt er e st s t o w ar d d at a pr o d u c er s.T h e PI T st or e s all I nt er e st s t h at ar e n ot y et s ati s fi e d, r e c or di n g t h e I nt er e st’ s n a m e, i n c o mi n g i nt erf a c e( s)a n d o ut g oi n g i nt erf a c e( s). W h e n a r o ut er r e c ei v e s m ulti pl e I nt er e st s wit h t h e s a m e n a m e fr o m d o w n str e a mc o n s u m er s, it f or w ar d s o nl y t h e fir st o n e u p str e a m t o w ar d t h e d at a pr o d u c er. T h e C o nt e nt St or e i s a t e m-p o r a r y c a c h e of D at a p a c k et s t h at t h e r o ut er h a s r e c ei v e d. B e c a u s e a n N D N D at a p a c k et i s m e a ni n gf uli n d e p e n d e nt of w h er e it c o m e s fr o m or w h er e it i s f or w ar d e d t o, it c a n b e c a c h e d t o s ati sf y f ut ur e I nt er e st s.
W h e n a n I nt er e st p a c k et arri v e s, a n N D N r o ut e r fir st c h e c k s t h e C o nt e nt St or e f or m at c hi n g d at a; ifit e xi st s t h e r o ut er r et ur n s t h e D at a p a c k et o n t h e i nt erf a c e fr o m w hi c h t h e I nt er e st c a m e. Ot h er wi s e t h er o ut er l o o k s i n it s PI T, a n d if a m at c hi n g e ntr y e xi st s, it r e c or d s t h e I nt er e st’ s i n c o mi n g i nt erf a c e i n t h ePI T e ntr y. I n t h e a b s e n c e of a m at c hi n g PI T e ntr y, t h e r o ut er will l o o k i n it s FI B a n d f or w ar d t h e I nt er e stt o w a r d t h e d at a pr o d u c er( s).
W h e n a D at a p a c k et arri v e s, a n N D N r o ut e r fi n d s t h e m at c hi n g PI T e ntr y a n d f or w ar d s t h e d at a t o alld o w n str e a m i nt erf a c e s li st e d i n t h e PI T e ntr y. It t h e n r e m o v e s t h at PI T e ntr y, a n d c a c h e s t h e D at a i n t h eC o nt e nt St or e. D at a p a c k et s al w a y s t a k e t h e r e v er s e p at h of I nt er e st s, a n d o n e I nt er e st p a c k et r e s ult s i no n e D at a p a c k et o n e a c h li n k, pr o vi di n g fl o w b al a n c e . N eit h er I nt er e st n or D at a p a c k et s c arr y a n y h o st ori nt e rf a c e a d dr e s s e s ( s u c h a s I P a d dr e s s e s); I nt er e st p a c k et s ar e f or w ar d e d t o w ar d d at a pr o d u c er s b a s e d o nt h e n a m e s c arri e d i n t h e m, a n d D at a p a c k et s ar e f or w ar d e d t o c o n s u m er s b a s e d o n t h e PI T st at e i nf or m ati o ns et u p b y I nt er e st s at e a c h h o p.
1. 1 N a m e s
N D N n a m e s ar e o p a q u e t o t h e n et w or k, i. e., r o ut er s d o n ot k n o w t h e m e a ni n g of a n a m e, alt h o u g h t h e yk n o w t h e b o u n d ari e s b et w e e n c o m p o n e nt s i n a n a m e. T hi s d e c o u pli n g all o w s e a c h a p pli c ati o n t o c h o o s et h e n a mi n g s c h e m e t h at fit s it s n e e d s a n d all o w s t h e n a mi n g s c h e m e s t o e v ol v e i n d e p e n d e ntl y fr o m t h en et w or k. N D N b y d e si g n a s s u m e s hi er ar c hi c all y st r u ct u r e d n a m e s, e. g., a vi d e o pr o d u c e d b y U C L A m a y b en a m e d / u c l a / v i d e o s / d e m o . m p g , w h er e ‘ /’ d eli n e at e s n a m e c o m p o n e nt s i n t e xt r e pr e s e nt ati o n s, si mil ar t oU R L s. T hi s hi er ar c hi c al str u ct ur e all o w s a p pli c ati o n s t o r e pr e s e nt r el ati o n s hi p s b et w e e n d at a el e m e nt s. F ore x a m pl e, s e g m e nt 3 of v er si o n 1 of t h e vi d e o mi g ht b e n a m e d / u c l a / v i d e o s / d e m o . m p g / 1 / 3 . It al s o all o w sn a m e a g gr e g ati o n, e. g., U C L A c o ul d c orr e s p o n d t o t h e a ut o n o m o u s s y st e m ori gi n ati n g t h e vi d e o. Fl at n a m e sc a n b e a c c o m m o d at e d a s a s p e ci al c a s e a n d u s ef ul i n l o c al e n vir o n m e nt s, h o w e v er hi er ar c hi c al n a m e s p a c e sa r e e s s e nti al i n s c ali n g t h e r o uti n g s y st e m. N a mi n g c o n v e nti o n s a m o n g d at a pr o d u c er s a n d c o n s u m e r s, e. g. ,
3
t o i n di c at e v er si o ni n g a n d s e g m e nt ati o n, ar e s p e ci fi c t o a p pli c ati o n s b ut o p a q u e t o t h e n et w or k.
T o r etri e v e d y n a mi c all y g e n er at e d d at a, c o n s u m er s m u st b e a bl e t o d et er mi ni sti c all y c o n str u ct t h e n a m ef or a d e sir e d pi e c e of d at a wit h o ut h a vi n g pr e vi o u sl y s e e n t h e n a m e or t h e d at a. T hi s c o n str u cti o n c a n b ee n a bl e d eit h er b y a d et er mi ni sti c al g orit h m s h ar e d b y t h e pr o d u c er a n d c o n s u m er t o arri v e at t h e s a m e n a m eb a s e d o n i nf or m ati o n a v ail a bl e t o b ot h, or b y t h e c o m bi n e d e ff ort of N D N’ s I nt e r e st s el e ct o r s a n d t h e st a c k’ sl o n g e st p r e fi x m at c hi n g t o r etri e v e t h e d e sir e d d at a t hr o u g h o n e or m or e it er ati o n s. O ur e x p eri e n c e s o f ar s u g-g e st s t h at a si m pl e s et of s el e ct or s i s q uit e p o w erf ul f or r etri e vi n g d at a wit h p arti all y k n o w n n a m e s. F or e x a m-pl e, a c o n s u m er w a nti n g t h e fir st v er si o n of t h e d e m o . m p g vi d e o m a y r e q u e st / u c l a / v i d e o s / d e m o . m p g / 1 wit ht h e I nt er e st s el e ct or “l eft m o st c hil d ”, i n or d er t o r e c ei v e a d at a p a c k et n a m e d / u c l a / v i d e o s / d e m o . m p g / 1 / 1c orr e s p o n di n g t o t h e fir st s e g m e nt. T h e c o n s u m er c a n t h e n l at er r e q u e st s e g m e nt s u si n g a c o m bi n ati o n ofi nf or m ati o n r e v e al e d b y t h e fir st d at a p a c k et a n d t h e n a mi n g c o n v e nti o n of t h e p u bli s hi n g a p pli c ati o n t or e q u e st s u b s e q u e nt p a c k et s.
D at a t h at m a y b e r etri e v e d gl o b all y m u st h a v e a gl o b all y u ni q u e n a m e, h o w e v er n a m e s u s e d f or l o c alc o m m u ni c ati o n s m a y b e h e a vil y b a s e d o n l o c al c o nt e xt, a n d r e q uir e o nl y l o c al r o uti n g ( or l o c al br o a d c a st)t o fi n d c orr e s p o n di n g d at a. I n f a ct, i n di vi d u al d at a n a m e s c a n b e m e a ni n gf ul i n v ari o u s s p e ci fi c s c o p e s a n dc o nt e xt s, r a n gi n g fr o m “t h e li g ht s wit c h i n t hi s r o o m ” t o “ all c o u ntr y n a m e s i n t h e w orl d ”. H o w t o d e v el o pe ffi ci e nt str at e gi e s t o f et c h d at a wit hi n t h e i nt e n d e d s c o p e i s a n e w r e s e ar c h ar e a.
N a m e s p a c e m a n a g e m e nt i s n ot p art of t h e N D N ar c hit e ct ur e, j u st a s a d dr e s s s p a c e m a n a g e m e nt i s n otp art of t h e I P ar c hit e ct ur e. H o w e v er, n a mi n g i s t h e m o st i m p ort a nt p art of t h e N D N d e si g n. N a mi n gd at a e n a bl e s n at ur al s u p p ort f or f u n cti o n alit y s u c h a s c o nt e nt di stri b uti o n, m ulti c a st, m o bilit y, a n d d el a y-t ol er a nt n et w or ki n g. We ar e l e ar ni n g t hr o u g h e x p eri m e nt ati o n h o w a p pli c ati o n s s h o ul d c h o o s e n a m e s t h atc a n f a cilit at e b ot h a p pli c ati o n d e v el o p m e nt a n d n et w or k d eli v er y. A s w e d e v el o p a n d r e fi n e o ur pri n ci pl e s f orn a mi n g, w e c o n v ert t h e s e pri n ci pl e s a n d g ui d eli n e s i nt o n a mi n g c o n v e nti o n s a n d i m pl e m e nt t h e m i n s y st e mli br ari e s t o si m plif y f ut ur e a p pli c ati o n d e v el o p m e nt. F ort u n at el y, t h e o p a q u e n e s s of n a m e s t o t h e n et w or kall o w s ar c hit e ct ur e d e v el o p m e nt t o pr o c e e d i n p ar all el wit h r e s e ar c h i nt o n a m e s p a c e str u ct ur e a n d n a vi g ati o ni n t h e c o nt e xt of a p pli c ati o n d e v el o p m e nt.
1. 2 D a t a- C e n t ri c S e c u ri t y
I n c o ntr a st t o T C P /I P’ s a p pr o a c h w h er e s e c urit y ( or l a c k t h er e of ) i s a f u n cti o n of w h er e or h o w t h e d at a i so bt ai n e d, N D N b uil d s s e c urit y i nt o d at a it s elf b y r e q uiri n g d at a pr o d u c er s t o cr y pt o gr a p hi c all y si g n e v er ypi e c e of d at a wit h it s n a m e [ 5]. T h e p u bli s h er’ s si g n at ur e e n a bl e s d et er mi n ati o n of d at a p r o v e n a n c e , all o wi n gt h e c o n s u m er’ s tr u st i n d at a t o b e d e c o u pl e d fr o m h o w ( a n d fr o m w h er e) t h e d at a i s o bt ai n e d. It al s o s u p p ort sfi n e- gr ai n e d tr u st, all o wi n g c o n s u m er s t o r e a s o n a b o ut w h et h er a p u bli c k e y o w n er i s a n a c c e pt a bl e p u bli s h erf or a p arti c ul ar pi e c e of d at a i n a s p e ci fi c c o nt e xt.
Hi st ori c all y, s e c urit y b a s e d o n p u bli c k e y cr y pt o gr a p h y h a s b e e n c o n si d er e d i n e ffi ci e nt, u n u s a bl e a n ddi ffi c ult t o d e pl o y. B e si d e s e ffi ci e nt di git al si g n at ur e s, N D N n e e d s fl e xi bl e a n d u s a bl e m e c h a ni s m s t o m a n a g eu s er tr u st. Si n c e k e y s c a n b e c o m m u ni c at e d a s N D N d at a, k e y di stri b uti o n i s si m pli fi e d. S e c ur e bi n di n g ofn a m e s t o d at a s u p p ort s a wi d e r a n g e of tr u st m o d el s. If a pi e c e of d at a i s a p u bli c k e y, a bi n di n g i s e ff e cti v el ya p u bli c k e y c erti fi c at e. Fi n all y, N D N’ s e n d-t o- e n d a p pr o a c h t o s e c urit y f a cilit at e s tr u st b et w e e n p u bli s h er sa n d c o n s u m er s, a n d gi v e s a p pli c ati o n s fl e xi bilit y i n c u st o mi zi n g t h eir tr u st m o d el.
N D N’ s d at a- c e ntri c s e c urit y h a s n at ur al a p pli c ati o n s t o c o nt e nt a c c e s s c o ntr ol a n d i nfr a str u ct ur e s e c urit y.A p pli c ati o n s c a n c o ntr ol a c c e s s t o d at a vi a e n cr y pti o n a n d di stri b ut e ( d at a d e cr y pti o n) k e y s a s e n cr y pt e dN D N d at a, li miti n g t h e d at a s e c urit y p eri m et er t o t h e c o nt e xt of a si n gl e a p pli c ati o n. R e q uiri n g si g n at ur e so n n et w or k r o uti n g a n d c o ntr ol m e s s a g e s (li k e a n y ot h er N D N d at a) pr o vi d e s a s oli d f o u n d ati o n f or r o ut-i n g pr ot o c ol s e c urit y, e. g., pr ot e cti n g a g ai n st s p o o fi n g a n d t a m p e ri n g. N D N’ s i n h er e nt m ulti p at h r o uti n g,t o g et h er wit h t h e a d a pti v e f or w ar di n g pl a n e ( S e cti o n 1. 3), miti g at e s pr e fi x hij a c ki n g b e c a u s e r o ut er s c a nd et e ct t h e a n o m al y c a u s e d b y a hij a c k a n d r etri e v e d at a t hr o u g h alt er n at e p at h s.
T w o p o s si bl e att a c k s a g ai n st a n N D N n et w or k ar e c a c h e p oi s o ni n g a n d d e ni al of s er vi c e vi a I nt er e stfl o o di n g. We h a v e a d dr e s s e d t h e l att er i n o ur r e c e nt w or k [ 1, 3], a n d w e ar e a cti v el y p ur s ui n g e ff e cti v es ol uti o n s t o t h e f or m er.
4
1. 3 A d a p ti v e R o u ti n g a n d F o r w a r di n g
N D N r o ut e s a n d f or w ar d s p a c k et s b a s e d o n n a m e s, w hi c h eli mi n at e s f o ur pr o bl e m s c a u s e d b y a d dr e s s e si n t o d a y’ s I P ar c hit e ct ur e: a d dr e s s s p a c e e x h a u sti o n, N A T tr a v er s al, m o bilit y, a n d a d dr e s s m a n a g e m e nt.T h er e i s n o a d dr e s s e x h a u sti o n pr o bl e m si n c e t h e n a m e s p a c e i s u n b o u n d e d, w hi c h al s o eli mi n at e s t h e n e e df or n a m e tr a n sl ati o n. M o bilit y, w hi c h r e q uir e s c h a n gi n g a d dr e s s e s i n I P, n o l o n g er br e a k s c o m m u ni c ati o nsi n c e d at a n a m e s r e m ai n t h e s a m e. Fi n all y, a d dr e s s a s si g n m e nt a n d m a n a g e m e nt i s n o l o n g er r e q uir e d i nl o c al n et w or k s, w hi c h i s e s p e ci all y e m p o w eri n g f or e m b e d d e d s e n s or n et w or k s.
N D N c a n m a k e u s e of c o n v e nti o n al r o uti n g al g orit h m s s u c h a s li n k st at e a n d di st a n c e v e ct or. I n st e a dof a n n o u n ci n g I P pr e fi x e s, a n N D N r o ut er a n n o u n c e s n a m e p r e fi x e s t h at c o v er t h e d at a t h at t h e r o ut er i swilli n g t o s er v e. R o ut er s si m pl y tr e at n a m e s a s s e q u e n c e s of o p a q u e c o m p o n e nt s a n d d o c o m p o n e nt- wi s el o n g e st pr e fi x m at c h of t h e n a m e i n a p a c k et a g ai n st t h e FI B. We h a v e d e si g n e d a n d i m pl e m e nt e d a n N D Nli n k st at e r o uti n g pr ot o c ol ( S e cti o n 3. 2. 1), a n d d e v el o p e d e ffi ci e nt d at a str u ct ur e s a n d al g orit h m s f or f a stl o o k u p of v ari a bl e-l e n gt h, hi er ar c hi c al n a m e s ( S e cti o n 3. 3).
PI T st at e at e a c h r o ut er s u p p ort s f or w ar di n g a cr o s s N D N’ s d at a pl a n e. R o ut er s r e c or d e a c h p e n di n gI nt er e st a n d it s i n c o mi n g i nt e rf a c e( s), a n d r e m o v e I nt er e st s aft er m at c hi n g D at a i s r e c ei v e d or a ti m e o uto c c ur s. T hi s p er- h o p, p er- p a c k et st at e i s a f u n d a m e nt al c h a n g e fr o m I P’ s st at el e s s d at a pl a n e. T hi s st at ei nf or m ati o n e n a bl e s N D N n o d e s t o m o nit or p a c k et d eli v e r y p erf or m a n c e a cr o s s di ff er e nt i nt erf a c e s, a n d a d a ptt o n et w or k f ail ur e s, all at t h e ti m e s c al e of a r o u n d-tri p ti m e. Vi a a r a n d o m n o n c e i n t h e I nt er e st p a c k et,N D N n o d e s c a n i d e ntif y a n d di s c ar d p a c k et s t h at h a v e r et ur n e d t o t h e s a m e n o d e, pr e v e nti n g f or w ar di n gl o o p s. T hi s all o w s N D N n o d e s t o u s e m ulti pl e p at h s t o w ar d t h e s a m e d at a pr o d u c er.
PI T st at e s er v e s ot h er i m p ort a nt p ur p o s e s. Si n c e it r e c or d s t h e s et of i nt erf a c e s o v er w hi c h t h e I nt er e st sf or t h e s a m e d at a n a m e h a v e arri v e d, it n at ur all y s u p p ort s m ulti c a st D at a d eli v er y. Si n c e e a c h I nt er e str etri e v e s at m o st o n e D at a p a c k et, a r o ut er c a n c o ntr ol t h e tr a ffi c l o a d b y c o ntr olli n g t h e n u m b e r of p e n di n gI nt er e st s t o a c hi e v e fl o w b al a n c e. T h e PI T st at e c a n al s o b e u s e d t o miti g at e D D o S att a c k s. B e c a u s e t h en u m b er of PI T e ntri e s i s a n e x pli cit i n di c at or o n r o ut er l o a d, li miti n g it s si z e al s o c o n str ai nt s t h e e ff e ct of aD D o S att a c k. PI T e ntr y ti m e o ut s o ff er r el ati v el y c h e a p att a c k d et e cti o n [ 7]; a n d arri v al i nt erf a c e i nf or m ati o ni n e a c h PI T e ntr y c a n s u p p ort a p u s h- b a c k s c h e m e [ 4].
E a c h N D N n o d e al s o i m pl e m e nt s a f o r w a r di n g st r at e g y m o d ul e, w hi c h d o e s n ot e xi st i n t o d a y’ s I P n o d e s.T h e r ol e of t hi s f or w ar di n g str at e g y m o d ul e i s t o i nf or m d e ci si o n s a b o ut w hi c h I nt er e st s t o f or w ar d t o w hi c hi nt erf a c e s, h o w m a n y u n s ati s fi e d I nt er e st s t o all o w, r el ati v e pri orit y of di ff er e nt I nt er e st s, h o w t o l o a d b al a n c eI nt er e st f or w ar di n g a m o n g i nt e rf a c e s, a n d c h o o si n g alt e r n ati v e p at h s t o a v oi d d et e ct e d f ail ur e s.
1. 4 I n- N e t w o r k S t o r a g e
B e c a u s e e a c h N D N D at a p a c k et c arri e s a n a m e a n d a si g n at ur e, it i s m e a ni n gf ul i n d e p e n d e nt of it s s o ur c e ord e sti n ati o n. T h u s a r o ut er c a n c a c h e t h e d at a i n it s C o nt e nt St or e t o s ati sf y f ut ur e r e q u e st s. T h e C o nt e ntSt or e i s a n al o g o u s t o b u ff er m e m or y i n I P r o ut er s, b ut I P r o ut er s c a n n ot r e u s e d at a aft er f or w ar di n g it,w hil e N D N r o ut er s c a n. N D N tr e at s st or a g e a n d n et w or k c h a n n el s i d e nti c all y i n t er m s of d at a r etri e v al. F orst ati c fil e s, N D N a c hi e v e s al m o st o pti m al d at a d eli v er y. E v e n d y n a mi c c o nt e nt c a n b e n e fit fr o m c a c hi n g i nt h e c a s e of m ulti c a st ( e. g. , r e alti m e t el e c o nf er e n ci n g) or r etr a n s mi s si o n aft er a p a c k et l o s s. I n a d diti o n t o t h eC o nt e nt St or e, N D N s u p p ort s a m or e p er si st e nt a n d l ar g er- v ol u m e i n- n et w or k st or a g e, c all e d a R e p o sit or y( R e p o i n s h ort). W hil e a C o nt e nt St or e pr o vi d e s o p p ort u ni sti c c a c hi n g t o o pti mi z e p erf or m a n c e, a r e p opr o vi d e s m a n a g e d st or a g e t o m e et s p e ci fi c a p pli c ati o n n e e d s.
C a c hi n g n a m e d d at a r ai s e s di ff er e nt pri v a c y c o n c er n s fr o m t h o s e of I P. I n I P, o n e c a n e x a mi n e p a c k eth e a d er s, a n d p o s si bl y p a yl o a d, t o l e ar n w h o i s c o n s u mi n g w h at d at a. T h e n a mi n g a n d c a c hi n g of d at a i nN D N n et w or k s m a y f a cilit at e o b s er v ati o n of w h at d at a i s b ei n g r e q u e st e d, b ut it i s h ar d er t o i d e ntif y w h oi s r e q u e sti n g d at a ( u nl e s s o n e i s dir e ctl y c o n n e ct e d t o t h e r e q u e sti n g h o st). T hi s a s p e ct of t h e ar c hit e ct ur eo ff er s pri v a c y pr ot e cti o n at a f u n d a m e nt all y di ff er e nt l e v el t h a n t h e I P ar c hit e ct ur e.
5
1. 5 Fr o m Tr a n s p o r t t o Di s t ri b u t e d S y n c h r o ni z a ti o n
T h e N D N ar c hit e ct ur e d o e s n ot r e q uir e a s e p ar at e tr a n s p ort l a y er. It m o v e s t h e f u n cti o n s of t o d a y’ s tr a n s p ortpr ot o c ol s i nt o a p pli c ati o n s, t h eir s u p p orti n g li br ari e s, a n d t h e str at e g y m o d ul e of t h e f or w ar di n g pl a n e. N D Nd o e s n ot u s e p ort n u m b er s; a h o st k n o w s t o w hi c h a p pli c ati o n t o d eli v er p a c k et s b a s e d o n d at a n a m e s, a n da p pli c ati o n s h a n dl e d at a i nt e grit y c h e c ki n g, si g ni n g, a n d tr u st d e ci si o n s r el at e d t o t h eir d at a. T o pr o vi d er eli a bl e d eli v er y a cr o s s hi g hl y d y n a mi c a n d p o s si bl y i nt er mitt e nt c o n n e cti vit y, s u c h a s i n a d h o c m o bil ee n vir o n m e nt s, n o d e s will di s c ar d I nt er e st p a c k et s t h at r e m ai n u n s ati s fi e d aft er s o m e t hr e s h ol d of ti m e. T h ea p pli c ati o n t h at ori gi n at e d t h e i niti al I nt er e st m u st r etr a n s mit it if it still w a nt s t h e d at a. S u c h f u n cti o n alit yi s s u p p ort e d b y N D N c o m m o n cli e nt li br ari e s.
N D N’ s fl o w b al a n c e r e q uir e m e nt, t o g et h er wit h t h e a bilit y of n o d e s t o c o ntr ol t h eir o w n tr a ffi c l o a d b yli miti n g t h e n u m b er of p e n di n g I nt er e st s at e a c h h o p ( S e cti o n 1. 3), m e a n s t h at t h er e i s n o n e e d f or s e p ar at ee n d-t o- e n d c o n g e sti o n c o ntr ol, a t y pi c al tr a n s p ort l a y er f u n cti o n i n t o d a y’ s n et w or k s. If c o n g e sti o n l o s s e so c c ur, c a c hi n g will miti g at e t h e i m p a ct si n c e r etr a n s mitt e d I nt er e st s c a n b e s ati s fi e d b y c a c h e d D at a p a c k et sri g ht b ef or e t h e p oi nt of p a c k et l o s s e s. T h u s N D N a v oi d s t h e ki n d of c o n g e sti o n c oll a p s e t h at c a n o c c ur i nt o d a y’ s I nt er n et w h e n a p a c k et i s l o st n e ar it s d e sti n ati o n a n d r e p e at e d r etr a n s mi s si o n s fr o m t h e ori gi n als o ur c e h o st( s) c o n s u m e m o st of t h e b a n d wi dt h.
Tr a diti o n al tr a n s p ort s er vi c e s pr o vi d e p oi nt-t o- p oi nt d at a d eli v er y a n d m o st of t o d a y’ s di stri b ut e d a p pli-c ati o n s, i n cl u di n g p e er-t o- p e er a p pli c ati o n s, h e a vil y r el y o n c e ntr ali z e d s er v er s. T o ai d d e v el o p m e nt of r o b u sta n d e ffi ci e nt di stri b ut e d a p pli c ati o n s, w e h a v e a d d e d a f u n d a m e nt all y n e w ar c hit e ct ur al b uil di n g bl o c k t h atw e c all S y n c . U si n g N D N’ s b a si c I nt er e st- D at a e x c h a n g e c o m m u ni c ati o n m o d el, S y n c u s e s n a mi n g c o n v e n-ti o n s t o e n a bl e m ulti pl e p arti e s t o s y n c hr o ni z e t h eir d at a s et. B y e x c h a n gi n g i n di vi d u all y c o m p ut e d d at adi g e st s, e a c h p art y l e ar n s a b o ut n e w or mi s si n g d at a q ui c kl y a n d r eli a bl y, a n d r etri e v e s d at a e ffi ci e ntl y vi aN D N’ s b uilt-i n m ulti c a st d eli v er y [ 8].
R ef e r e n c e s
[ 1] Al e x a n d er Af a n a s y e v, Pri y a M a h a d e v a n, Il y a M oi s e e n k o, Er si n U z u n, a n d Li xi a Z h a n g. I nt er e st fl o o di n gatt a c k a n d c o u nt er m e a s ur e s i n N a m e d D at a N et w or ki n g. I n P r o c e e di n g s of I FI P N et w o r ki n g , M a y 2 0 1 3.
[ 2] D a vi d D. Cl ar k, J o h n Wr o cl a w s ki, K ar e n R. S olli n s, a n d R o b ert Br a d e n. T u s sl e i n c y b e r s p a c e: d e fi ni n gt o m orr o w’ s i nt er n et. I n P r o c e e di n g s of A C M SI G C O M M , 2 0 0 2.
[ 3] P a ol o G a sti, G e n e T s u di k, Er si n U z u n, a n d Li xi a Z h a n g. D o S & D D o S i n n a m e d- d at a n et w or ki n g. I nP r o c e e di n g s of I nt e r n ati o n al C o nf e r e n c e o n C o m p ut e r C o m m u ni c ati o n s a n d N et w o r k s , J ul y 2 0 1 3.
[ 4] J o h n I o a n ni di s a n d St e v e n M. B ell o vi n. R o ut er- b a s e d d ef e n s e a g ai n st d d o s att a c k s. I n P r o c e e di n g s ofI nt e r n et S o ci et y S y m p o si u m o n N et w o r k a n d Di st ri b ut e d S y st e m S e c u rit y , 2 0 0 2.
[ 5] V a n J a c o b s o n, Di a n a S m ett er s, J a m e s T h or nt o n, Mi c h a el Pl a s s, Ni c h ol a s Bri g g s, a n d R e b e c c a Br a y n ar d.N et w or ki n g n a m e d c o nt e nt. I n P r o c e e di n g s of t h e A C M C o N e xt , 2 0 0 9.
[ 6] J. S alt z er, D. R e e d, a n d D. Cl ar k. E n d-t o- e n d ar g u m e nt s i n s y st e m d e si g n. A C M Tr a n s a cti o n s i nC o m p ut e r S y st e m s 2, 4, N o v e m b e r, 1 9 8 4.
[ 7] V y a s S e k ar, Ni c k D u ffi el d, a n d Oli v er S p at s c h e c k. L a d s: L ar g e- s c al e a ut o m at e d d d o s d et e cti o n s y st e m.I n P r o c e e di n g s of U S E NI X 2 0 0 6 .
[ 8] Z h e n k ai Z h u a n d Al e x a n d er Af a n a s y e v. L et’ s C hr o n o S y n c: D e c e ntr ali z e d d at a s et st at e s y n c hr o ni z ati o ni n N a m e d D at a N et w or ki n g. I n P r o c e e di n g s of I E E E I C N P , 2 0 1 3.
6
C h a p t e r 2
R e s e a r c h Pl a n a n d P r o g r e s s
I n t hi s c h a pt er w e pr e s e nt t h e m aj or o ut c o m e s w e ar e w or ki n g t o d eli v er a n d t h e pl a n w e ar e e x e c uti n g t om o v e t h e N D N ar c hit e ct ur e fr o m i d e a s t o r e alit y a n d v ali d ati o n. We s u m m ari z e t h e e x e c uti o n r e s ult s d uri n gt h e t hir d y e ar of t h e pr oj e ct a n d t h e mil e st o n e s f or t h e r e m ai ni n g d ur ati o n of t h e r e p ort.
2. 1 I n t e n d e d O u t c o m e of t h e N D N P r o j e c t
A s s h o w n i n Fi g ur e 1. 1, t h e N D N ar c hit e ct ur e r et ai n s t h e s a m e h o ur gl a s s s h a p e a s t h e I P ar c hit e ct ur e, wit ht h e n arr o w w ai st b ei n g it s c e nt er pi e c e. H o w e v er t h e mi ni m al f u n cti o n alit y of N D N’ s n arr o w w ai st, a s w ed e s cri b e d i n C h a pt er 1, i s f u n d a m e nt all y di ff er e nt fr o m I P’ s. N D N’ s mi ni m al f u n cti o n alit y i n cl u d e s s u p p ortf or c o n s u m er- dri v e n d at a d eli v er y, b uilt-i n d at a s e c urit y, st at ef ul d at a pl a n e, a n d i n- n et w or k st or a g e. T h e s et w o b uil di n g bl o c k s c a n t o g et h er s u p p ort s c al a bl e d at a di s s e mi n ati o n, fl o w b al a n ci n g, m ulti pl e p at h d at ar etri e v al, a s w ell a s f a cilit ati n g m o bil e a n d d el a y-t ol er a nt c o m m u ni c ati o n.
We ai m at t h e f oll o wi n g m aj or o ut c o m e:
1. A s p e ci fi c ati o n of t h e st a n d ar d f or m at s f or t h e t w o N D N p a c k et t y p e s, I nt er e st a n d D at a. We e x p e ctt hi s s p e ci fi c ati o n t o pl a y a r ol e e q ui v al e nt t o t h at of R F C 7 9 1 (I nt e r n et Pr ot o c ol S p e ci fi c ati o n) f orN D N n et w or k s. T h e c h all e n g e i s n ot t h e f or m at d et ail s, b ut v eri fi c ati o n a n d v ali d ati o n of t h e mi ni m alf u n cti o n s t h at m u st b e s u p p ort e d b y t hi s n e w n arr o w w ai st. O v er t h e p a st y e ar w e h a v e pr o d u c e d apr eli mi n ar y N D N p a c k et f or m at s p e ci fi c ati o n [ 3], w hi c h i s n o w u s e d i n N D N pil ot a p pli c ati o n s r u n ni n go n t h e N D N t e st b e d.
2. A f u n cti o n al v er si o n of t h e n e c e s s ar y s u p p orti n g m o d ul e s i n a n o p er ati o n al N D N n et w or k, i n cl u di n g:li br ari e s f or n a mi n g c o n v e nti o n s, r eli a bl e d eli v er y, a n d s e c urit y utilit y t h at r e si d e a b o v e t h e N D N l a y er;r o uti n g pr ot o c ol s a n d f or w ar di n g str at e g y m o d ul e t h at r e si d e at t h e n arr o w w ai st N D N l a y er; tr u stm a n a g e m e nt; a n d u s a bl e, e ffi ci e nt cr y pt o gr a p h y f or d at a s e c urit y. We s e e a n a n al o g y b et w e e n t h ea b o v e li st a n d I P wit h it s s u p p orti n g c o m p o n e nt s. Alt h o u g h t h e I P a d dr e s s all o c ati o n s y st e m, r o uti n gpr ot o c ol s, a n d D N S ar e n ot p art of t h e I P n arr o w w ai st, t h e y ar e n o n et h el e s s n e c e s s ar y s u p p orti n gc o m p o n e nt s i n a n o p e r ati o n al I P n et w or k. T h e f a ct t h at D N S w a s a d d e d aft e r t h e i niti al I P d e pl o y m e ntf urt h er u n d er s c or e s t h e i m p ort a n c e of i d e ntif yi n g mi s si n g c o m p o n e nt s d uri n g r e al d e pl o y m e nt. O urm o st si g ni fi c a nt mil e st o n e t hi s y e ar w a s c o m pl eti o n of a n e w m o d ul ar a n d e xt e n si bl e N D N F or w ar di n gD a e m o n ( N F D), w hi c h will pr o vi d e a pl atf or m f or t h e br o a d er c o m m u nit y t o i n v e sti g at e N D N r o ut erd at a str u ct ur e a n d f or w ar di n g str at e g y d e si g n s.
3. A s et of a p pli c ati o n s t h at o p er at e o v er N D N, i n cl u di n g e ntir el y n e w a p pli c ati o n s a s w ell a s N D Nv er si o n s of l e g a c y a p pli c ati o n s d e pl o y e d o n t o d a y’ s I nt er n et.
4. A n o nli n e d o c u m e nt ar y of t h e N D N pr oj e ct pr o c e s s, a n d a t e c h ni c al r e p ort s eri e s t o c a pt ur e o urt hi n ki n g al o n g t h e p at h of ar c hit e ct ur al d e v el o p m e nt.
7
2. 2 P a t h a n d P r o g r e s s
T h e N D N pr ot o c ol s p e ci fi c ati o n i s o ur f u n d a m e nt al g o al, a n d w e s e e k t o a c hi e v e it t hr o u g h e x p eri m e nti n gwit h r e al a p pli c ati o n s i n a n o p er ati o n al e n vir o n m e nt. D e v el o p m e nt of pil ot a p pli c ati o n s ( S e cti o n 3. 1) d e e p-e n s o ur u n d e r st a n di n g of h o w a p pli c ati o n s c a n c h o o s e n a m e s t o f a cilit at e b ot h a p pli c ati o n d e v el o p m e nt a n dn et w or k d eli v er y. A n a p pli c ati o n- dri v e n a p pr o a c h al s o or g a ni c all y r e v e al s g e n er al pri n ci pl e s a n d g ui d eli n e sf or n a mi n g i n N D N n et w or k s, a n d s u g g e st s h o w t o tr a n sl at e t h e s e pri n ci pl e s a n d g ui d eli n e s i nt o n a mi n gc o n v e nti o n s i n s y st e m li br ari e s ( S e cti o n 3. 1. 4). O ur e ff ort s i n li br ar y i m pl e m e nt ati o n r e q uir e s u s t o o p er-ati o n ali z e w h at w e h a v e l e ar n e d i n a f or m t h at s u p p ort s c o n si st e nt r e u s e, si m plif yi n g f ut ur e a p pli c ati o nd e v el o p m e nt a n d a c c el er ati n g pr o gr e s s.
T h e o p a q u e n e s s of n a m e s t o t h e n et w or k m e a n s t h at d e si g n a n d d e v el o p m e nt of t h e N D N ar c hit e ct ur ec a n pr o c e e d i n p ar all el wit h o ur r e s e ar c h i nt o n a m e str u ct ur e, n a m e di s c o v er y a n d n a m e s p a c e n a vi g ati o n,all st u di e d i n t h e c o nt e xt of r e al a p pli c ati o n d e v el o p m e nt. Si mil ar t o pr e vi o u s y e ar s, i n p ar all el wit h o uri n v e sti g ati o n i nt o a p pli c ati o n d e v el o p m e nt, w e pr o gr e s s e d o n N D N r o uti n g pr ot o c ol s, d at a f or w ar di n g str at e-gi e s, a n d t e st b e d o p er ati o n s. D e pl o y m e nt of t h e s e c o m p o n e nt s h a s pr o vi d e d a li v e N D N e n vir o n m e nt t o a s ka n d a n s w er d e si g n q u e sti o n s, a n d v erif y a n d d e m o n str at e N D N c a p a bilit y i n r e alit y. A m aj or a c hi e v e m e nti n 2 0 1 4 w a s t h e d e si g n a n d i m pl e m e nt ati o n of a n e w N D N F or w ar di n g D a e m o n ( N F D). T h e N D N t e st b e dpr e vi o u sl y r eli e d o n t h e C C N x i m pl e m e nt ati o n d e v el o p e d b y P A R C, w hi c h l a c k s m o d ul arit y a n d m a k e s e x-p eri m e nt ati o n di ffi c ult. N F D i s hi g hl y m o d ul ar a n d e xt e n si bl e, h a s b e e n d e pl o y e d o n t h e N D N t e st b e d a n dr el e a s e d t o p u bli c.
T o s u p p ort l ar g er- s c al e e x p eri m e nt s t h a n o ur c urr e nt t e st b e d c a n s u p p ort, w e d e v el o p e d a n n s- 3 b a s e dN D N si m ul at or, n d n SI M [ 1], t o a n s w er q u e sti o n s r e g ar di n g l ar g e s c al e N D N n et w or k pr o p erti e s. Si n c en d n SI M’ s p u bli c r el e a s e d d uri n g s u m m er 2 0 1 2, it s f u n cti o n alit y h a s b e e n s u b st a nti all y e x p a n d e d t hr o u g ha cti v e u s a g e b y o ur s el v e s a n d b y a gl o b al n d n SI M u s er c o m m u nit y.
2. 3 P r o g r e s s: Y e a r 4
• A p pli c ati o n s ( S e cti o n 3. 1): We m a d e pr o gr e s s o n i m p ort a nt fr o nt s t hr o u g h c o ur s e- b a s e d e x pl or ati o n sa n d a v ari et y of i nt er n s hi p s, i n a d diti o n t o o n g oi n g r e s e ar c h of gr a d u at e st u d e nt s a n d st a ff:
– T o c o m pl e m e nt e nt er pri s e b uil di n g a ut o m ati o n a n d m a n a g e m e nt w or k, d e v el o p e d a s eri e s ofd e vi c e-f o c u s e d s m art h o m e a p pli c ati o n a n d li br ar y d e si g n s, wit h e x p eri m e nt al pr ot ot y p e s f ord e vi c e c o ntr ol a n d s e n s or d at a a c q ui siti o n cr e at e d f or t h e R a s p b err y PI.
– D e v el o p e d a n d pr ot ot y p e d a n N D N I nt er n et of T hi n g s t o ol kit f or t h e R a s p b err y PI.
– D e si g n e d, d e v el o p e d, a n d p erf or m e d e x p eri m e nt al d e pl o y m e nt of a pr a cti c al, e n d-t o- e n d r e al-ti m ea u di o a n d vi d e o c o nf er e n ci n g a p pli c ati o n ( n d nrt c) u si n g t h e N D N- C C L li br ari e s a n d i n d u str y-st a n d ar d We b R T C m e di a c o m p o n e nt s.
– C o nti n u e d t o e x pl or e di ff er e nt a p pr o a c h e s t o p e er-t o- p e er m ulti pl a y er o nli n e g a mi n g, r e s ulti n g i na w or ki n g d e m o n str ati o n f or t h e A C M I C N c o nf er e n c e.
– Tr a n siti o n e d b uil di n g m a n a g e m e nt s y st e m pr ot ot y p e a n d ot h er N D N a p pli c ati o n s t o u s e n e wN D N- T L V p a c k et f or m at a n d w or k wit h n e w N F D, li br ar y, a n d r e p o sit or y i m pl e m e nt ati o n s.
– E x p a n d e d t h e N D N C o m m o n Cli e nt Li br ari e s ( N D N- C C L), pr o vi di n g s u p p ort f or N D N a p pli c a-ti o n d e v el o p m e nt a cr o s s C + +, P yt h o n, J a v a s cri pt, a n d J a v a, a n d s o m e C #.
– Tr a n siti o n e d r e s e ar c h r e s ult s i nt o t h e N D N- C C L, i n cl u di n g s u p p ort f or t h e n e w N D N- T L V p a c k etf or m at, n ati v e P yt h o n, a pr ot ot y p e S Y N C i m pl e m e nt ati o n, s e c urit y li br ar y f u n cti o n alit y, a n da p pli c ati o n- si d e c o nt e nt c a c h e.
– Or g a ni z e d r e g ul ar N D N Pl atf or m r el e a s e s t o ai d r e s e ar c h er s w or ki n g wit h N D N.
– C o nti n u e d w or k o n w e b br o w s er s u p p ort t hr o u g h e x p a n si o n of t h e N D N- J S J a v a s cri pt li br ar y,n o w u s e d b y m ulti pl e pr a cti c al a p pli c ati o n s.
• R o uti n g ( S e cti o n 3. 2):
– D y n a mi c i ntr a- d o m ai n r o uti n g pr ot o c ol: We r e-i m pl e m e nt e d t h e N a m e d- d at a Li n k St at e R o uti n g
8
P r ot o c ol ( N L S R ) [ 2] t o w or k wit h N F D. N L S R s u p p ort s b ot h li n k st at e a n d h y p er b oli c r o uti n g( S e cti o n 3. 2. 2), s y n c hr o ni z ati o n u si n g C hr o n o S y n c, a n d a hi er ar c hi c al tr u st m o d el f or r o uti n gwit hi n a si n gl e a d mi ni str ati v e d o m ai n. We h a v e d e pl o y e d it o n t h e N D N t e st b e d.
– H y p er b oli c r o uti n g:
∗ We e m b e d d e d t h e u p d at e d N D N t e st b e d t o p ol o g y i nt o t h e h y p er b oli c pl a n e u si n g n e w erI nt er n et t o p ol o g y d at a, a n d o ur si m pl er a n d m or e e ffi ci e nt h y p er b oli c n et w or k m a p pi n g al g o-rit h m.
∗ We i m pl e m e nt e d t h e b a si c h y p er b oli c r o uti n g i n N L S R b y di s s e mi n ati n g h y p er b oli c c o or di-n at e s i n li n k st at e a n n o u n c e m e nt s. We h a v e b e e n c o n d u cti n g E m ul a b e x p e ri m e nt s t o e v al u at et h e f e a si bilit y of h y p er b oli c r o uti n g i n N D N b y c o m p ari n g it wit h li n k- st at e r o uti n g u n d erv ari o u s c o n diti o n s.
∗ We d e v el o p e d a n d r el e a s e d a st a n d- al o n e s oft w ar e p a c k a g e f or h y p er b oli c n et w or k g e n er ati o na n d gr e e d y r o uti n g si m ul ati o n.
– D y n a mi c I nt e r e st Li miti n g f or N D N C o n g e sti o n C o ntr ol: We d e si g n e d a n e w s c h e m e t o d et e ct li n k-l a y e r p a c k et l o s s a n d d y n a mi c all y a dj u st I nt er e st li mit t o e ff e cti v el y c o ntr ol n et w or k c o n g e sti o n.T hi s i s t h e fir st h o p- b y- h o p N D N c o n g e sti o n c o ntr ol s c h e m e t h at d o e s n ot a s s u m e t h e k n o wl e d g eof u n d erl yi n g li n k b a n d wi dt h a n d c a n w or k b ett er o n o v erl a y li n k s. O ur e v al u ati o n u si n g n d n SI Mh a s s h o w n si g ni fi c a nt p erf or m a n c e i m pr o v e m e nt o v er e xi sti n g a p pr o a c h e s.
• S c al a bl e F or w ar di n g ( S e cti o n 3. 3):
– R e fi n e d a n d e v al u at e d l o o k u p p erf or m a n c e of FI B d e si g n wit h 1 billi o n s y nt h eti c n a m e s. I n v e sti-g at e d i n cr e m e nt al u p d at e s o n pr o p o s e d d at a str u ct ur e s a n d e v al u at e d i n s erti o n l at e n c y.
– R e fi n e d t h e pr o p o s e d fi n g er pri nt- o nl y PI T d e si g n t o s u p p ort t h e c a s e wit h m ulti pl e c or e r o ut er sa n d i n v e sti g at e d i n s u p p orti n g all pr e fi x m at c hi n g wit h t hi s PI T d e si g n.
– St art e d t o d e v el o p a n N D N f or w ar di n g e n gi n e o n a g e n er al- p ur p o s e m ulti- c or e pl atf or m.
• S e c urit y a n d Pri v a c y ( S e cti o n 3. 4):
– We d e si g n e d a n d i m pl e m e nt e d a s e c u ri t y li b r a r y t o f a cilit at e e x p eri m e nt ati o n wit h tr u st m o d el sa n d h el p a p pli c ati o n d e v el o p er s e n a bl e s e c urit y s u p p ort. Wit hi n t h e s e c urit y li br ar y, w e a c hi e v e ds e v er al g o al s, i n cl u di n g:
∗ S e c ur e d pri v at e k e y st or a g e a n d m a n a g e m e nt o n l o c al m a c hi n e;
∗ PI B s er vi c e: w hi c h all o w s di ff er e nt li br ari e s / a p pli c ati o n s t o s h ar e a n d m a n a g e p u bli c k e yi nf or m ati o n o n l o c al m a c hi n e;
∗ B a si c a ut o m at e d p a c k et si g ni n g t hr o u g h ”i d e ntit y, k e y, c erti fi c at e ” a b str a cti o n;
∗ A n e w e xt e n si bl e N D N p u bli c k e y c erti fi c at e f or m at.
∗ G e n er ali z e p a c k et v ali d ati o n pr o c e s s a n d d e si g n a v ali d ati o n fr a m e w or k.
∗ D e si g n a p oli c y l a n g u a g e t o e x pr e s s a v ari et y of tr u st m o d el s.
– We d e si g n e d, i m pl e m e nt e d, a n d d e pl o y e d a t e s t b e d c e r ti fi c a t e s y s t e m t o f a cilit at e t h e pr o c e s sof d e pl o yi n g p u bli c k e y c erti fi c at e s o n t h e N D N t e st b e d. T h e s y st e m c o n si st s of t w o p art s: as et of t o ol s f or u s er s t o g e n er at e a n d m a n a g e k e y s / c erti fi c at e s, a n d f or t e st b e d o p er at or s t o i s s u ec erti fi c at e s; a n d a w e b- b a s e d c erti fi c at e r e q u e sti n g s y st e m, w hi c h pr o vi d e s a u s er-fri e n dl y i nt erf a c e,e m ail- b a s e d u s er a ut h e nti c ati o n, e ffi ci e nt n oti fi c ati o n t o o p er at or s / u s er s w h o pr o c e s s c erti fi c at er e q u e st s.
– We e x p eri m e nt e d wit h a W e b- of- Tr u s t m o d el i n C hr o n o C h at, a s er v er-l e s s m ulti- p art y c h ata p pli c ati o n. F or t hi s a p pli c ati o n, w e a d a pt e d t h e We b- of- Tr u st m o d el i nt o a n e n d or s e m e nt- b a s e da ut h e nti c ati o n s y st e m a n d al s o d e si g n e d a k e y di stri b uti o n s y st e m t o s u p p ort it.
• T h e or y ( S e cti o n 3. 5):
– We p u bli s h e d t h e d e s cri pti o n of VI P fr a m e w or k a n d al g orit h m s f or j oi nt f or w ar di n g a n d c a c hi n gi n N D N n et w or k s a n d d e m o n str at e d t h eir s u p eri or p erf or m a n c e r el ati v e t o ot h er al g orit h m s a s o n eof t h e fir st al g orit h mi c c o ntri b uti o n s t o t h e N D N lit er at ur e wit h a s oli d t h e or eti c al f o u n d ati o n.
9
– We d e v el o p e d j oi nt c o n g e sti o n c o ntr ol, f or w ar di n g, a n d c a c hi n g al g orit h m s f or N D N b a s e d o n t h eVI P fr a m e w or k, pi o n e er e d t h e st u d y of c o n g e sti o n c o ntr ol i n i nf or m ati o n- c e ntri c n et w or k s w h er eutiliti e s (f air n e s s) ar e n o w a s s o ci at e d wit h c o nt e nt o bj e ct s, r at h er t h a n s o ur c e- d e sti n ati o n p air s.We al s o d e v el o p e d f air c o n g e sti o n c o ntr ol s c h e m e s t o o bt ai n a tr a d e o ff b et w e e n t h e utilit y g ai n e db y a d mitti n g m or e d e m a n d i nt o t h e n et w or k l a y e r, a n d t h e i n c urr e d a v er a g e n et w or k d el a y.
– We st u di e d t hr o u g h p ut a n d d el a y b e h a vi or i n l ar g e- s c al e i nf or m ati o n- c e ntri c wir el e s s n et w or k s,o bt ai n e d t h e o pti m al tr a d e o ff b et w e e n t hr o u g h p ut a n d d el a y i n i nf or m ati o n- c e ntri c wir el e s s n et-w or k s u si n g s h ort e st p at h i nt er e st r o uti n g a n d o pti mi z e d c a c h e pl a c e m e nt. We al s o e xt e n d e dt h e s e r e s ult s t o h y bri d wir el e s s s c e n ari o s w h er e wir el e s s n o d e s c a n c o m m u ni c at e n ot o nl y a m o n gt h e m s el v e s b ut al s o t o a s et of b a s e st ati o n s.
• N F D a n d t e st b e d d e pl o y m e nt ( S e cti o n 4):
– We pr o d u c e d a n e w N D N p a c k et f or m at s p e ci fi c ati o n, w hi c h i s n o w u s e d b y all N D N a p pli c ati o n sr u n ni n g o n t h e N D N t e st b e d.
– We d e si g n e d, i m pl e m e nt e d, a n d d e pl o y e d a n e w N D N F or w ar di n g D a e m o n ( N F D) o n t h e N D Nt e st b e d.
– We e x p a n d e d t h e N D N t e st b e d t o t hr e e c o nti n e nt s a n d m ulti pl e c oll a b or ati o n sit e s.
• E d u c ati o n ( C h a pt er 5):
– C o nti n u e d bi w e e kl y N D N S e mi n ar s a m o n g all p arti ci p ati n g sit e s t o s h ar e t h e l at e st r e s e ar c h r e s ult sa n d di s c u s s r e s ult s b y ot h er r e s e ar c h er s.
– Cr e at e d s cr e e n c a st s t o d e m o n str at e f e at ur e s of N D N s u c h a s di stri b ut e d p u bli s hi n g, e n u m er ati o n,di s c o v er y, r etri e v al a n d f ail o v er.
– C o nti n u e d t o i n c or p or at e d N D N ar c hit e ct ur e i nt o u n d er gr a d u at e a n d gr a d u at e t e a c hi n g at N D Npr oj e ct p arti ci p ati o n i n stit uti o n s; a n u m b er of t er m pr oj e ct s fr o m t h e gr a d u at e s e mi n ar c o ur s e sdir e ctl y c o ntri b ut e d n e w r e s ult s t o N D N r e s e ar c h.
• Gl o b al e x p a n si o n of N D N e ff ort ( C h a pt e r 6):
– We or g a ni z e d t h e fir st N D N C o m m u nit y m e eti n g.
– We e st a bli s h e d t h e N D N C o n s orti u m.
– We c o ntri b ut e d t o t h e or g a ni z ati o n of, a n d p arti ci p at e d i n t h e fir st A C M I nf or m ati o n C e ntri cN et w or ki n g C o nf er e n c e.
R ef e r e n c e s
[ 1] Al e x a n d er Af a n a s y e v, Il y a M oi s e e n k o, a n d Li xi a Z h a n g. n d n SI M: N D N si m ul at or f or N S- 3. Te c h ni c alR e p ort N D N- 0 0 0 5, N D N Pr oj e ct, J ul y 2 0 1 2 (r e vi s e d O ct o b er 2 0 1 2.
[ 2] A K M M. H o q u e, S. O. A mi n, A. Al y y a n, B. Z h a n g, L. Z h a n g, a n d L. W a n g. N L S R: N a m e d- d at a li n kst at e r o uti n g pr ot o c ol. I n A C M SI G C O M M I C N W o r k s h o p , 2 0 1 3.
[ 3] N d n p a c k et f or m at s p e ci fi c ati o n. h t t p : / / n a m e d - d a t a . n e t / d o c / n d n - t l v / .
1 0
C h a p t e r 3
A r c hi t e c t u r e R e s e a r c h
T h e N D N d e si g n i ntr o d u c e d i n t h e Ar c hit e ct ur e O v er vi e w ( C h a pt er 1) r e pr e s e nt s a n o v el ar c hit e ct ur albl u e pri nt wit h b ot h u ni q u e o p p ort u niti e s a n d m a n y c h all e n g e s. T hi s c h a pt er d e s cri b e s a cti viti e s a n d fi n di n g si n e a c h r e s e ar c h ar e a d uri n g t h e f o urt h y e ar.
3. 1 A p pli c a ti o n s
C o n t ri b u t o r sP I s . . . . . . . . . . . . . . . J e ff r e y B u r k e, V a n J a c o b s o n & Li xi a Z h a n g ( U C L A ), T a r e k A b d el z a h e r ( UI U C )
G r a d S t u d e n t s . . S h u o C h e n, Il y a M oi s e e n k o, M e n g c h e n P ei, We nt a o S h a n g, Yi n g di Y u ( U C L A ); J o n g d e o g
L e e, S hi g u a n g W a n g ( UI U C )
U n d e r g r a d s . . . . . . A k a s h K a p o o r, Y a n g S h e n g ( UI U C )
S t a ff . . . . . . . . . . . . . P e t e r G u s e v, Al e x H o r n, J e ff T h o m p s o n, Z h e h a o W a n g, ( U C L A ); H o n g y a n W a n g ( UI U C )
P o s t d o c: Al e x Af a n a s y e v
3. 1. 1 S u m m a r y of O b j e c ti v e s
N D N a p pli c ati o n r e s e ar c h: ( 1) dri v e s ar c hit e ct ur e d e v el o p m e nt b a s e d o n a br o a d vi si o n f or f ut ur e a p pli c a-ti o n s; ( 2) dri v e s a n d t e st s pr ot ot y p e i m pl e m e nt ati o n s of t h e ar c hit e ct ur e u si n g a p pli c ati o n s f or p arti ci p at or ys e n si n g, i n str u m e nt e d e n vir o n m e nt s, a n d m e di a di stri b uti o n, a m o n g ot h er s; ( 3) v eri fi e s a n d v ali d at e s f u n c-ti o n al a n d p erf or m a n c e a d v a nt a g e s of N D N i n k e y ar e a s; a n d ( 4) d e m o n str at e s h o w N D N’ s e m b e d di n g ofa p pli c ati o n n a m e s i n t h e r o uti n g s y st e m pr o m ot e s e ffi ci e nt a ut h o ri n g of s o p hi sti c at e d di st ri b ut e d a p pli c ati o n s ,r e d u ci n g c o m pl e xit y, o p p ort u niti e s f or err or, a n d ti m e a n d e x p e n s e of d e si g n a n d d e pl o y m e nt.
3. 1. 2 T e c h ni c al A p p r o a c h
D uri n g t h e f o urt h y e ar of N D N r e s e ar c h, t h e a p pli c ati o n s gr o u p c o nti n u e d t o e x pl or e t h e i n str u m e nt e de n vir o n m e nt, m e di a di stri b uti o n, a n d s er v erl e s s p e er-t o- p e er a p pli c ati o n s. I n t h e pr o c e s s w e c o n fir m e d t h ev al u e of d e v el o pi n g pil ot a p pli c ati o n s t o dri v e N D N ar c hit e ct ur e d e si g n a n d d e v el o p m e nt.
3. 1. 3 P r o g r e s s - A p pli c a ti o n s
T hi s s e cti o n s u m m ari z e s t h e pr o gr e s s of e a c h a p pli c ati o n ar e a, e m er gi n g d e si g n p att er n s, a n d i m p a ct o no ur ar c hit e ct ur e r e s e ar c h. T h e a p pli c ati o n ar e a s i n cl u d e i n str u m e nt e d e n vir o n m e nt s, p e er-t o- p e er, s er v erl e s sa p pli c ati o n s, N D N i n t h e br o w s er, a n d N D N s u p p ort f or cli m at e d at a a p pli c ati o n.
1 1
N D N N et w or k
T C P/I P
B A C n et, M o d b u s, et c.
P u bli s h i nt o r e p o
F et c h d at a fr o m r e p o
D e vi c e c o n fi g ur ati o n
L e g a c y B M S Pr ot o c ol
N D N C o m m u ni c ati o n
G at e w a y
U s er
R e p o
B M S M a n a g er D a e m o n
O p er at or
D e vi c e
Fi g u r e 3. 2: B uil di n g m a n a g e m e nt s y st e m p r ot ot y p ed e pl o y m e nt c o n c e pt u al di a gr a m.
/ n d n/ u cl a. e d u/ b m s
str at h m or e m el nit z
u s er
d at a
p u bli c w e nt a o
d e m a n d h v a c
[ k e y-i d] [ k e y-i d]
[ti m e st a m p]
b uil di n g
d at a
p a n el
1 4 5 1
v olt a g e
J K
c urr e nt
[ti m e st a m p]
[ti m e st a m p] [ti m e st a m p]
a cl
a cl
a cl a pl a pl
el e ctri c al
a cl
Fi g u r e 3. 3: B uil di n g m a n a g e m e nt s y st e m n a m e s p a c e.
I n s t r u m e n t e d e n vi r o n m e n t s: B uil di n g A u t o m a ti o n S y s t e m s & S m a r t H o m e / I n t e r n e t of T hi n g s
Fi g u r e 3. 1: I nt erf a c e f or d e pl o y e d b uil di n g m a n a g e-m e nt s y st e m, n o w p ort e d t o N D N- T L V p a c k et f or m at
I nf o r m ati o n- c e nt ri c n et w or ki n g i s g e n er all y di s-c u s s e d i n t er m s of c o nt e nt r et ri e v al, a s o p p o s e d t oc o nt r ol, a ct u ati o n, or r e m ot e e x e c uti o n. We b e-li e v e N D N o ff er s d e si g n s ol uti o n s f or n ot o nl y t h e s ef u n cti o n s b ut b r o a d er B A S i n d u st r y g o al s, e. g., t oe n h a n c e d e vi c e i nt er o p er a bilit y, e n a bl e d at a- c e nt ri ca p pli c ati o n d e si g n s, a n d p r o vi d e si m pli fi e d a c c e s st o n et w or k e d b uil di n g s o v er c o m m o dit y n et w or k sw hil e p r o vi di n g s e c u rit y a g ai n st a wi d e v ari et y ofI T a n d i n d u st ri al c o nt r ol att a c k s. T o e x pl or e N D Na s a n et w or k s u b st r at e f or B uil di n g A ut o m ati o n S y s-t e m s ( B A S), w e c o n n e ct B A S d e vi c e s t o t h e N D Nt e st b e d a n d i n c or p or at e t h e m i nt o a p pli c ati o n s t h atl e v e r a g e u ni q u e f e at u r e s e n a bl e d b y t h e ar c hit e ct u r e.We r e a c h e d a mil e st o n e wit h t h e p u bli c ati o n of aI E E E N et w or k M a g a zi n e arti cl e, “ S e c uri n g B uil di n gM a n a g e m e nt S y st e m s u si n g N a m e d D at a N et w or k-i n g ” [ 8], w hi c h s u m m ari z e s a d e si g n a n d p r ot ot y p ef o r b uil di n g m a n a g e m e nt s y st e m s o v er N D N. A n-ot h e r mil e st o n e w a s o u r i niti al r e p o sit or y d e si g n f orb uil di n g m a n a g e m e nt d at a u si n g a gr a p h d at a b a s e a n d t h e i m mi n e nt fi el d d e pl o y m e nt ( O ct o b er 2 0 1 4) of a na m bi e nt i nf o r m ati c s p r oj e ct wit h t h e Ar c hit e ct u r e D e p art m e nt at U C L A, w hi c h will u s e N D N f or i nt er n alc o m m u ni c ati o n of t r a n s p ort ati o n d at a a n d li g hti n g c o nt r ol [ 4]. We al s o t r a n siti o n e d t h e e xi sti n g b uil di n gm a n a g e m e nt c o d e t o u s e t h e n e w f or w ar d er ( N F D), r e p o, a n d li b r ari e s.
T hi s y e ar, w e al s o st art e d w or k t o s u p p ort d e vi c e-l e v el I o T a p pli c ati o n s f or N D N, f or u s e i n s m art h o m eR & D. Si g ni fi c a nt r e s ult s i n cl u d e: 1) a b a si c N D N-I o T t o ol kit a n d d e m o n st r ati o n a p pli c ati o n s f or N D N o nt h e R a s p b er r y PI, wit h s u p p ort f or b a si c s e n s or a n d a ct u at or I / O a n d H D MI- C E C c o n s u m er d e vi c e c o nt r ol( e. g., f or t el e vi si o n s a n d h o m e el e ct r o ni c s); a n d 2) a n i niti al d e si g n f or di s c o v er y a n d b o ot st r a p pi n g ( of t r u sta n d s er vi c e s) f or d e vi c e s o n a l o c al n et w or k [ 1]. T h e p ri m ar y g o al of t h e N D N-I o T t o ol kit f or t h e R a s p b er r yPI i s t o p r o vi d e a pl atf or m f or u s er s t o cr e at e a h o m e n et w or k of N D N- c a p a bl e R a s p b e rr y Pi c o m p ut er s.T h e pl atf or m i s e a s y t o i n st all, r u n, a n d c u st o mi z e, a n d u s e s N D N’ s b uilt-i n s e c u rit y f e at u r e s t o h el p u s er sp r ot e ct t h ei r n et w or k f r o m o ut si d e a c c e s s.
T h e N D N-I o T t o ol kit i s p ri m aril y di st ri b ut e d a s a n S D c ar d 1 i m a g e b a s e d o n t h e R a s p bi a n Li n u x di st ri-
1 S e c u r e Di gi t al C a r d i s a n ul t r a s m all fl a s h m e m o r y c a r d d e si g n e d t o p r o vi d e hi g h- c a p a ci t y m e m o r y i n a s m all si z e, a n d
1 2
Fi g u r e 3. 4: n d n rt c c o nf er e n c e s cr e e n s h ot.
N D N
Pr o d u c er
C a pt ur er
C h a n n el
R e n d er er
E n c o d er
S e g m e nti z er
Y U V Fr a m e s
Y U V Fr a m e s E n c o d e dFr a m e s
Y U V Fr a m e s
PI T + C a c h e
S e g m e nt s
S e g m e nt s
M e di a I nt er e st s
N D N
C o n s u m er
Pl a y o ut
B uff er
R e c ei v erI nt er e st q u e u e
R T T E sti m at or B uff er E sti m at or
Pi p eli n er
R e n d er er
S e g m e nt s
M e di a I nt er e st s
S er vi c e C h a n n el
Str e a m I nf o M et a d at a
Str e a m I nf oM et a d at a
M et aI nt er e st s
M et a I nt er e st s
Fi g u r e 3. 5: n d n rt c A p pli c ati o n Ar c hit e ct u r e.
b uti o n, w hi c h u s er s c a n fl a s h o nt o t h ei r R a s p b er r y Pi S D c ar d s. T h e i m a g e c o nt ai n s s cri pt s f or c o n fi g u ri n ga n d r u n ni n g t h e N D N f or w ar d er, a s w ell a s i n st r u cti o n s a n d t ut ori al s f or cr e ati n g n o d e s a n d a d di n g t h e mt o a h o m e n et w or k. C u r r e ntl y, u s er s c a n cr e at e or m o dif y n et w or k b e h a vi or u si n g t h e n d n pi m o d ul e, d e-v el o p e d wit h t h e P yt h o n bi n di n g of t h e N D N C o m m o n Cli e nt Li br ari e s ( h t t p : / / n a m e d - d a t a . n e t / d o c /n d n - c c l - a p i / ). T h er e ar e al s o e x a m pl e s of si m pl e n et w or k s t h at ar e r e a d y t o r u n. All s o u r c e c o d e f ort h e n d n pi m o d ul e i s a v ail a bl e o nli n e at h t t p : / / g i t h u b . c o m / r e m a p / n d n - p i . T h e S D c ar d i m a g e i n cl u d e ss e v e r al ot h er li b r ari e s f or m or e a d v a n c e d N D N a p pli c ati o n d e v el o p m e nt, i n cl u di n g C + + bi n di n g s of t h eC o m m o n Cli e nt Li b r ari e s.
P e e r- t o- P e e r, S e r v e rl e s s A p pli c a ti o n s
R e al- ti m e vi d e o c o nf e r e n ci n g We m a d e si g ni fi c a nt p r o gr e s s i n t h e d e v el o p m e nt a n d e v al u ati o n of r e al-ti m e vi d e o c o nf er e n ci n g o v er N D N t h r o u g h t h e n d n rt c a p pli c ati o n, w hi c h e n a bl e s m a n y-t o- m a n y c o nf er e n ci n go v e r N D N [ 3]. Fi g u r e 3. 4 s h o w s a s a m pl e s cr e e n s h ot; Fi g u r e 3. 5 s h o w s a di a gr a m of t h e a p pli c ati o n ar c hi-t e ct u r e. T hi s a p pli c ati o n r e q ui r e s l o w-l at e n c y p a c k et d eli v er y a n d c o n s u m er- si d e r et r a n s mi s si o n of I nt er e st s,a n d h a s p r o v e d a u s ef ul d ri v er f or e v al u ati n g t h e N F D f or w ar d er wit h r e al w orl d t r a ffi c. It h a s al s o m oti v at e dd e si g n di al o g u e ar o u n d t h e r el ati o n s hi p b et w e e n a p pli c ati o n c o n fi g u r ati o n a n d f or w ar d er st r at e g y. F u rt h er,it h a s d ri v e n t h e d e v el o p m e nt of t h e N D N- C P P C + + li b r ar y a n d m oti v at e d s u p p ort f or f e at u r e s s u c h a sa p pli c ati o n- si d e c a c h e m a n a g e m e nt. We e x p e ct n d n rt c t o g ai n r e al- w orl d u s e a m o n g t h e p r oj e ct t e a m i n t h eF all of 2 0 1 4, a n d m oti v at e t r a ffi c c o n g e sti o n c o nt r ol r e s e ar c h. It al s o p r o v e d a f ertil e gr o u n d f or e xt er n al c ol-l a b o r ati o n: d u ri n g s u m m er 2 0 1 4 w e h o st e d a n i nt er n f r o m K ei o u ni v er sit y w h o c oll a b or at e d o n i n c or p or ati n gF o r w ar d E r r or C or r e cti o n ( F E C), a n d w e ar e c u r r e ntl y w or ki n g wit h r e s e ar c h er s f r o m P a n a s o ni c C or p or ati o no n a d a pti v e r at e c o nt r ol al g orit h m s f or r e al-ti m e vi d e o of N D N, wit h a p a p er f ort h c o mi n g [ 1 6]. T h e n d n r t cN D N R e al Ti m e C o m m u ni c ati o n Li b r ar y & A p pli c ati o n i s a v ail a bl e at h t t p s : / / g i t h u b . c o m / r e m a p / n d n r t c .
M ul ti- pl a y e r o nli n e g a m e We c o nti n u e d r e s e ar c h o n p e er-t o- p e er vi rt u al e n vi r o n m e nt s, i n v e sti g ati n g av a ri et y of n a m e s p a c e d e si g n s, a n d i m pl e m e nti n g a f u n cti o n al p e er-t o- p e er m ulti pl a y er g a m e i n t h e U nit y3 D g r a p hi c s e n gi n e. T h e c u r r e nt g a m e d e si g n u s e s S Y N C f or n a m e s p a c e s y n c h r o ni z ati o n, a n d st ati c o ct r e e
u s e d e x t e n si v el y i n p o r t a bl e d e vi c e s.
1 3
Fi g ur e 3. 6: O ctr e e hi er ar c hi c al p artiti o ni n g oft h e g a m e w orl d.
Fi g ur e 3. 7: M ulti- pl a y e r o n-li n e g a m e di s c o v er ya n d c o m m u ni c ati o n pr o bl e m.
p artiti o ni n g of t h e g a m e w orl d ( Fi g ur e 3. 6) t o s ol v e p e er-t o- p e er di s c o v e r y a n d u p d ati n g of g a m e o bj e ct s( Fi g ur e 3. 7) vi a I nt er e st / D at a e x c h a n g e [ 1 5].
M atr y o s h k a i s a m ulti pl a y er o nli n e g a m e, w hi c h a d o pt s a s er v erl e s s, p ur e p e er-t o- p e er ar c hit e ct ur e.S y n c hr o ni z ati o n i n a di stri b ut e d g a mi n g e n vir o n m e nt pr e s e nt s a k e y c h all e n g e: e a c h pl a y er o nl y n e e d st o k n o w o bj e ct s n e ar it s elf i n t h e g a m e w orl d, y et pl a y er s w h o s e ar e a s of i nt er e st i nt er s e ct m u st r e a c hc o n si st e nt c o n cl u si o n s a b o ut o bj e ct s i n t h e i nt er s e ct e d ar e a. T h e c urr e nt d e si g n st ati c all y a n d r e c ur si v el yp artiti o n s t h e virt u al e n vir o n m e nt i nt o o ct a nt s, t h u s pr o vi di n g a s h ar e d n a m e s p a c e f or e v er y p e er r u n ni n gt h e g a m e. T h e n, w e a p pl y a t w o- st e p s y n c hr o ni z ati o n t o d e al wit h t h e t w o q u e sti o n s w hi c h e a c h p e er a s k st h e n et w or k: “ W hi c h pl a y er s ar e i n m y vi ci nit y ? ” i n a br o a d c a st di s c o v er y n a m e s p a c e, a n d “ W h at ar e t h o s epl a y er s d oi n g ? ” i n a m ulti c a st u p d at e n a m e s p a c e. T h e g a m e a p pli c ati o n i s i m pl e m e nt e d u si n g U nit y 3 Dg a m e e n gi n e, a n d n d n- d ot- n et, a C # a d a pt ati o n of t h e N D N c o m m o n cli e nt li br ar y. A pr e s e nt ati o n of t hi sg a m e h a s b e e n a c c e pt e d b y A C M I C N 2 0 1 4 i n t h e d e m o n str ati o n s e s si o n, w h er e w e will s h o w c a s e it s pl a y erdi s c o v e r y a n d p o siti o n u p d at e utiliti e s [ 1 4].
C h r o n o C h a t T hi s y e ar w e c o nti n u e d w or k o n C hr o n o C h at, a s er v erl e s s m ulti- p art y c h at a p pli c ati o n. Si n c et h e c h atr o o m h a s n o c e ntr ali z e d m a n a g e m e nt, p e er a ut h e nti c ati o n m u st b e di stri b ut e d, w hi c h m oti v at e d o uri n v e sti g ati o n of We b- of- Tr u st m o d el s f or N D N a p pli c ati o n s. F or C hr o n o C h at s p e ci fi c all y, w e d e si g n e d a ne n d or s e m e nt- b a s e d a ut h e nti c ati o n m e c h a ni s m t o all o w p e er s i n a c h atr o o m t o m a n a g e c h atr o o m m e m b er s hi pa n d a ut h e nti c at e e a c h ot h er’ s i d e ntit y, t h u s o nl y a ut h ori z e d p e er s c a n s p e a k i n a c h atr o o m a n d h a v e t h eirc h at m e s s a g e s a ut h e nti c at e d [ 1 7]. I n a d diti o n, w e al s o d e v el o p e d a c h atr o o m di s c o v er y m e c h a ni s m, s o t h ati nt er e st e d u s er s c a n l e ar n all o n g oi n g c h atr o o m s a ut o m ati c all y [ 1 8]. T hi s r e s e ar c h c o nti n u e d o ur pr o gr e s s o ndi s c o v e r y a n d b o ot str a p pi n g c h all e n g e s a cr o s s di ff er e nt a p pli c ati o n s.
W e b a p pli c a ti o n s / N D N i n t h e b r o w s e r
S u p p ort f or w e b a p pli c ati o n s h a s c o nti n u e d pri m aril y t hr o u g h e x p a n si o n of t h e J a v a s cri pt li br ar y, N D N- J S.I n p art b e c a u s e of it s a d o pti o n b y d e v el o p er s o ut si d e of t h e a p pli c ati o n gr o u p, it h a s c o nti n u e d t o e v ol v et o s u p p ort e x p eri m e nt ati o n o n w e b br o w s er s u p p ort f or N D N a n d r a pi d pr ot ot y pi n g of u s er i nt erf a c e s. T h eli br ar y t e a m h a s i n c or p or at e d c o nti n u e d e n h a n c e m e nt s pr o vi d e d b y t h e c o m m u nit y f or s u c h f e at ur e s a sN o d e.j s st a n d al o n e J a v a s cri pt a p pli c ati o n s u p p ort. T h e s oft w ar e d e v el o p m e nt t e a m i nt e gr at e d w e b s o c k et spr o x y s u p p ort, e n a bli n g dir e ct N D N c o m m u ni c ati o n fr o m br o w s er s, i nt o t h e n e w N F D f or w ar d er.
T h e a p pli c ati o n s t e a m al s o fi ni s h e d a p ort of C hr o n o C h at, ori gi n all y c o d e d i n C + +, t o J a v a s cri pt, a n d
1 4
cr e at e d s e v er al s m all t o ol s s u c h a s t h e n a m e s p a c e br o w s er N D N E x pl or e. C ol or a d o St at e d e v el o p e d t h eN D N- Br o w s er kit pr ot ot y p e, a n N D N t o ol kit f or cli e nt si d e br o w s er a p p s, p a c k a g e d a s a N o d e.j s n p m ( N o d eP a c k a g e M a n a g er) m o d ul e.
Fi n all y, t h e a p pli c ati o n s t e a m d e si g n e d t h e n d n rt c r e al-ti m e c o nf er e n ci n g li br ar y f or i nt e gr ati o n i nt obr o w s er s, a n d b e g a n b uil di n g a w e b- b a s e d c o nf er e n ci n g t o ol, w hi c h s h o ul d c o m pl et e i n 2 0 1 5 a s p art of t h eN D N- N P pr oj e ct. I nt e gr ati o n of t h e N D N c o d e wit h a c o m pl e x m ulti-t hr e a d e d pl atf or m s u c h a s t h e M o zill abr o w s er m oti v at e d s o m e of o ur a p pr o a c h e s t o t hr e a di n g a n d s h ar e d p oi nt er s i n t h e N D N- C P P li br ar y.
N D N f o r Cli m a t e D a t a
I n a c o m p a ni o n pr oj e ct titl e d “ S u p p orti n g Cli m at e A p pli c ati o n s o v er N a m e d D at a N et w or ki n g ( N D N) ” ( N S FC C- NI E I nt e gr ati o n A w ar d # 1 3 4 1 0 9 9 9) PI P a p a d o p o ul o s at C ol or a d o St at e U ni v e r sit y h a s b e e n i n v e sti g ati n gN D N a s a t e c h n ol o g y t o s u p p ort a p pli c ati o n s i n t h e cli m at e d o m ai n. I n t hi s pr oj e ct, a t e a m of n et w or ki n gr e s e ar c h er s i n t h e C o m p ut er S ci e n c e a n d At m o s p h eri c S ci e n c e s d e p art m e nt s at C ol or a d o St at e U ni v er sit yar e w or ki n g j oi ntl y t o i nt e gr at e N D N wit h t h e Gl o b al Cl o u d R e s ol vi n g M o d el ( G C R M). G C R M si m ul at e st h e gl o b al at m o s p h er e u si n g a gri d w hi c h i s fi n e e n o u g h t o cr u d el y r e s ol v e t h e l ar g er i n di vi d u al cl o u d s.T hi s dri v er a p pli c ati o n t y pi c all y g e n er at e s t er a b yt e t o p et a b yt e s c al e d at a s et s. G C R M s ar e c urr e ntl y u n d erd e v el o p m e nt at s e v er al m o d eli n g c e nt er s i n t h e U. S. a n d a br o a d.
T h e C S U t e a m h a s b uilt m o d ul e s t o tr a n sl at e G C R M d at a s et s i nt o a n n a m e s p a c e a p pr o pri at e t o r u no v er a n N D N n et w or k. T h e tr a n sl at or s t a k e i nt o a c c o u nt fil e n a m e s, dir e ct or y str u ct ur e s, m et a d at a i n si d ed at a fil e s, a n d i nf or m ati o n pr o vi d e d b y s ci e nti st s t o c o n str u ct n a m e s p a c e s s uit a bl e f or c a pt uri n g d e sir a bl ei nf or m ati o n i n t h e n a m e s w hil e i m p o si n g a N D N- c o m pli a nt hi er ar c hi c al n a m e str u ct ur e. T h e t a s k s f or t h etr a n sl at or r a n g e i n di ffi c ult y, fr o m r el ati v el y str ai g htf or w ar d, s u c h a s C MI P 5 d at a t h at alr e a d y o b e y s a stri cthi er ar c hi c al str u ct ur e, t o h ar d, s u c h a s cli m at e m o d el o ut p ut d at a wit h m a n y u s er- d e fi n e d p ar a m et e r s.
We h a v e d e pl o y e d a s m all t e st b e d m a d e of fi v e 1 0 G B- c o n n e ct e d N D N n o d e s: t w o at C S U ( C S a n dAt m o s p h eri c S ci e n c e s), o n e e a c h at D e n v er, S a cr a m e nt o, a n d L B N L. A si xt h n o d e will b e d e pl o y e d at t h es u p er c o m p uti n g c e nt er i n W y o mi n g. E xi sti n g n o d e s ar e s e e d e d wit h a b o ut 5 0 T B of C MI P 5 d at a, wit h n a m e st h at h a v e b e e n tr a n sl at e d t o N D N n a m e s. We h a v e al s o d e v el o p e d a si m pl e br o w si n g a p pli c ati o n t o p u bli s h,di s c o v e r, e n u m er at e, a n d r etri e v e d at a s et s. Fi n all y, w e pr e s e nt e d o ur w or k i n s e v er al v e n u e s, r a n gi n g fr o mn et w or ki n g (I nt er n et 2 a n d E S n et) w or k s h o p s t o cli m at e r e s e ar c h gr o u p s.
3. 1. 4 P r o g r e s s - Li b r a ri e s
N D N S of t w a r e Pl a tf o r m
T hi s y e ar, w e l a u n c h e d t h e N D N Pl atf or m, a st arti n g p oi nt f or e x p eri m e nti o n wit h N D N. It c oll e ct s i n di vi d u als oft w ar e c o m p o n e nt s i nt o a c o h er e nt, u s a bl e, a n d w ell- d o c u m e nt e d pl atf or m f or e x pl ori n g N D N i n pr a cti c ala p pli c ati o n s. T h e pl atf or m h a s t h e f oll o wi n g o bj e cti v e s:
1. G at h er st a bl e v er si o n s of c or e c o m p o n e nt s n e e d e d f or N D N e x p eri m e nt ati o n.
2. U s e a r el e a s e h e art b e at t o sti m ul at e i nt er o p er a bilit y t e sti n g a n d di s c u s si o n.
3. I m pr o v e a c c e s s t o a n d c o n si st e n c y of N D N s oft w ar e pr oj e ct s.
4. E m pl o y a n o p e n a n d li g ht w ei g ht pr o c e s s, mi ni mi zi n g c e ntr al m a n a g e m e nt b ut i d e ntif yi n g st e w ar d s ofe a c h c o m p o n e nt
5. E n s ur e t h at t h e m a n a g e d n o d e s o n t h e t e st b e d r u n t h e Pl atf or m.
N D N Pl a tf o r m 0. 3 T h e pl atf or m h a d t h e f oll o wi n g c o m p o n e nt s i n it s t hir d r el e a s e i n A u g u st 2 0 1 4:
• N F D - N D N F or w ar di n g D a e m o n, v er si o n 0. 2. 0
• n d n- c x x li br ar y, v er si o n 0. 2. 0: T h e N D N C + + li br ar y wit h e X p eri m e nt al e Xt e n si o n s ( C X X)
1 5
– n d n s e c s e c urit y t o ol s t o m a n a g e s e c urit y i d e ntiti e s a n d c erti fi c at e s
• N D N- C C L - N D N C o m m o n Cli e nt li br ari e s s uit e, v e r si o n 0. 3
– N D N- C P P C + + / C li br ar y
– P y N D N 2 P yt h o n li br ar y
– N D N- J S J a v a S cri pt li br ar y ( wit h N o d e.j s s u p p ort)
– j N D N J a v a li br ar y ( pr eli mi n ar y)
• N L S R - N a m e d D at a Li n k St at e R o uti n g Pr ot o c ol, v er si o n 0. 1. 0
• r e p o- n g - n e xt g e n er ati o n of N D N r e p o sit or y, v er si o n 0. 1. 0
• n d n- tl v- pi n g - pi n g a p pli c ati o n f or N D N, v er si o n 0. 2. 0
• n d n- t r a ffi c- g e n e r a t o r - tr a ffi c g e n er at or f or N D N, v er si o n 0. 2. 0
• n d n d u m p - p a c k et c a pt ur e a n d a n al y si s t o ol f or N D N, v er si o n 0. 5
• Pr eli mi n ar y bi n ar y p a c k a g e s u p p ort o n U b u nt u, M a c O S X, ot h er s.
T h e N D N Pl atf or m C o d e b a s e i s l o c at e d at h t t p : / / n a m e d - d a t a . n e t / c o d e b a s e / p l a t f o r m / .
N D N- C X X: N D N C + + li b r a r y wi t h e X p e ri m e n t al e X t e n si o n s
T o pr o m ot e a n d s u p p ort r o b u st, e ff e cti v e, a n d di v er s e e x p eri m e nt ati o n wit h t h e N D N ar c hit e ct ur e, a n d dri v ed e v el o p m e nt of t h e n e w f or w ar di n g d a e m o n ( N F D), i n 2 0 1 4 w e f or k e d t h e N D N C + + li br ar y d e v el o p m e nte ff ort ( N D N- C P P) a n d d e v el o p e d n d n- c x x, C + + wit h e X p e ri m e nt al e Xt e n si o n s , a C + + li br ar y t h at i m-pl e m e nt s all N D N pr ot o c ol a b str a cti o n s a n d pr o vi d e s a f o u n d ati o n f or c utti n g e d g e e x p e ri m e nt ati o n wit hN D N t e c h n ol o g y. I n p arti c ul ar, n d n- c x x i s u s e d t o pr ot ot y p e n e w ar c hit e ct ur al f e at ur e s, w hi c h m a y t h e nb e i n c or p or at e d i nt o t h e C o m m o n Cli e nt Li br ari e s, i. e., N D N- C P P. T h e d e v el o p m e nt of n d n- c x x f oll o w sa n a p pli c ati o n- dri v e n it er ati v e a p pr o a c h, t a ki n g f e e d b a c k fr o m a p pli c ati o n d e v el o p er s o n h o w t h e y u s e a n di nt er a ct wit h t h e li br ar y, w h at c h all e n g e s t h e y e x p eri e n c e, a n d w h at c h a n g e s t h e y w o ul d li k e. At t h e s a m eti m e, n d n- c x x al s o stri v e s t o m ai nt ai n s o m e l e v el of st a bilit y wit hi n r el e a s e c y cl e s.
T o o pti mi z e d e v el o p er pr o d u cti vit y w hil e e x p eri m e nti n g wit h t h eir a p pli c ati o n s, n d n- c x x e n c o ur a g e s a n de xt e n si v el y u s e s t h e w ell- k n o w n B o o st li br ari e s [ 2], l e v er a gi n g m or e t h a n 7 0 0 0 p er s o n y e ar s of hi g h- q u alit yc o d e a n d m o d er n d e si g n p att er n s. T h e li br ar y i n cl u d e s m a n y utilit y cl a s s e s a n d h el p er s t o si m plif y c o m m o no p er ati o n s i n N D N a p pli c ati o n s, w hi c h h a v e b e e n di s c o v er e d d uri n g t h e l a st f e w y e ar s of N D N a p pli c ati o nd e v el o p m e nt. Fi n all y, n d n- c x x tri e s t o st a y a s si m pl e a s p o s si bl e, b e e a s y t o u n d er st a n d b y n e w d e v el o p er s,a n d e a s y t o m ai nt ai n a n d e xt e n d. T o m e et t h e s e o bj e cti v e s, n d n- c x x i s i m pl e m e nt e d p ur el y i n C + +,a d h eri n g t o o bj e ct- ori e nt e d pr o gr a m mi n g pri n ci pl e s, wit h e xt e n si v e d o c u m e nt ati o n. A n d n- c x x d e v el o p erg ui d e i s u n d er d e v el o p m e nt w hi c h d e s cri b e s t h e b a si c c o n c e pt s, a n d s h o w s e x a m pl e s a n d c o m m o n p att er n si n N D N a p pli c ati o n s.
U s a g e i n a p pli c a ti o n s n d n- c x x w a s r el e a s e d i n A u g u st 2 0 1 4, t o g et h er wit h t h e n e w N D N F or w ar di n gD a e m o n ( N F D). It i s c urr e ntl y u s e d b y t h e f oll o wi n g pr oj e ct s:
• N F D - N D N F or w ar di n g D a e m o n
• N L S R - N a m e d- d at a Li n k- St at e R o uti n g pr ot o c ol
• r e p o- n g - a n e w i m pl e m e nt ati o n of N D N r e p o sit or y
• C h r o n o C h a t - M ulti- u s er N D N c h at a p pli c ati o n
• C h r o n o S y n c - S y n c li br ar y f or m ulti u s er r e alti m e a p pli c ati o n s f or N D N
• n d n- tl v- pi n g - Pi n g A p pli c ati o n F or N D N
• n d n- t r a ffi c- g e n e r a t o r - Tr a ffi c G e n e r at or F or N D N.
N D N s e c urit y li br ar y i s p art of n d n- c x x, w hi c h i s d e s cri b e d i n S e cti o n 3. 4.
1 6
N D N- C C L: C o m m o n Cli e n t Li b r a ri e s
T h e N D N Pl atf or m r el e a s e al s o i n cl u d e s t h e N D N C o m m o n Cli e nt Li br ari e s ( C C L) [ 1 2] t h at w e h a v e b e e nd e v el o pi n g o v er t h e l a st f e w y e ar s. N D N- C C L pr o vi d e a c o m m o n a p pli c ati o n pr o gr a m mi n g i nt erf a c e ( A PI)a cr o s s s e v er al l a n g u a g e s. C urr e ntl y, t h e C C L i s i m pl e m e nt e d i n C + +, P yt h o n, J a v a S cri pt a n d J a v a. Si g nif-i c a nt e ff ort c o nti n u e d o n t h e d e v el o p m e nt of t h e s e li br ari e s t o s u p p ort a p pli c ati o n r e s e ar c h a n d e x p eri m e n-t ati o n. We e xt e n d e d t h e m t o s u p p ort b ot h t h e e xi sti n g f or w ar d er ( N D N x, a p ort of C C N x) a n d t h e n e wf or w ar d er ( N F D), t o all o w c o m p ari s o n a n d si m ult a n e o u s e x p eri m e nt ati o n. ( T hi s s u p p ort e n a bl e d a criti c altr a n siti o n al p eri o d; w e will sl o wl y p h a s e o ut u s e of t h e N D N x c o d e b a s e a n d d e pr e c at e li br ar y s u p p ort.)
We u p d at e d t h e N D N- C C L li br ari e s t o s u p p ort t h e f oll o wi n g e x pr e s s e d n e e d s of t h e r e s e ar c h a n d c o m-m u nit y: 1) pr eli mi n ar y tr u st m a n a g e m e nt b a s e d o n t h e ar c hit e ct ur e gr o u p’ s r ef e r e n c e i m pl e m e nt ati o n i nn d n- c x x; 2) E C D S A si g n at ur e s; 3) a l a n g u a g e-i n d e p e n d e nt, i n d u str y- st a n d ar d a p pr o a c h t o m e s s a g e d e s cri p-ti o n ( G o o gl e pr ot o c ol b u ff er s), w hi c h g e n er at e s T L V or bi n ar y X M L f or m at m e s s a g e s i n D at a a n d I nt er e st sa cr o s s all C C L l a n g u a g e s; 4) c o n fi g ur ati o n i nt er a cti o n wit h t h e N F D f or w ar d er; 5) a pr eli mi n ar y g e n er ali z e dA PI f or t h e S Y N C pr ot o c ol, a cr o s s m ulti pl e l a n g u a g e s; 6) a p ur e P yt h o n li br ar y i m pl e m e nt ati o n t h at r u n so n a v ari et y of pl atf or m s; 7) a n a p pli c ati o n- si d e i n- m e m or y r e p o sit or y; 8) t h e m aj or c o m p o n e nt s of t h e J a v ali br ar y i m pl e m e nt ati o n, i n pr e p ar ati o n f or w or k o n A n dr oi d m o bil e pl atf or m s; a n d 9) i niti al i n c or p or ati o n ofu nit t e sti n g a n d c o nti n u o u s i nt e gr ati o n. T h e s e li br ar y d e v el o p m e nt s r e q uir e d o n g oi n g di al o g u e b et w e e n t h ear c hit e ct ur e a n d a p pli c ati o n s gr o u p s, w hi c h c o nti n u e d t o b e n e fit t h e d e si g n e v ol uti o n of t h e N D N pr ot o c olit s elf, i n cl u di n g n a mi n g c o n v e nti o n s a n d pr ot o c ol str u ct ur e d e ci si o n s.
U s a g e i n a p pli c a ti o n s. T h e N D N- C C L i s u s e d b y t h e f oll o wi n g a p pli c ati o n s a n d pr oj e ct s:
• C C N x F e d e r a t e d Wi ki , a n N D N p ort of t h e S m all e st Fe d er at e d wi ki ( N D N- J S)
• C h r o n o c h a t-j s , a j a v a s cri pt i m pl e m e nt ati o n of t h e C hr o n o C h at a p pli c ati o n ( N D N- J S)
• M a t r y o s h k a , a n e x p eri m e nt al m ulti- pl a y er o nli n e g a m e u si n g N D N a n d t h e U nit y 3 D g a m e e n gi n e.(j n d n a s t h e b a si s of t h e . N E T p ort of C C L u s e d i n t hi s pr oj e ct.)
• n d n- b m s , b uil di n g m a n a g e m e nt s y st e m pr ot ot y p e ( p art of N D N- N P pr oj e ct) ( P y N D N, N D N- J S)
• n d n-li g h ti n g , li g hti n g c o ntr ol a p pli c ati o n u si n g N D N ( P y N D N, N D N- J S)
• n d n- p r o t o c ol , a fir ef o x br o w s er pl u g-i n s u p p orti n g a n n d n: / r etri e v al s c h e m e ( N D N- J S)
• N D N E x , a n N D N- b a s e d m o bil e h e alt h a p pli c ati o n ( p art of N D N- N P r e s e ar c h pr oj e ct). (j n d n)
• n d nf s a n d C h r o n o S h a r e , N D N fil e s h ari n g pl atf or m s ( P y N D N)
• N D N o T , t h e N a m e d D at a N et w or k of T hi n g s t o ol kit f or t h e R a s p b err y PI ( P y N D N, N D N- J S)
• n d n rj s , a j a v a s cri pt i m pl e m e nt ati o n of a n N D N r e p o sit or y ( N D N- J S)
• n d n r t c , a p e er-t o- p e er m ulti p art y a u di o, vi d e o, a n d c h at a p pli c ati o n ( N D N- C P P, N D N- J S)
• n d n s t a t u s , t h e N D N r o uti n g st at u s w e b p a g e ( P y N D N, N D N- J S)
• N D N Vi d e o , a vi d e o pl a y o ut a p pli c ati o n f or N D N ( P y N D N)
• O p e n P Tr a c k- N D N a n o p e n s o ur c e p er s o n tr a c ki n g s y st e m t h at will a d d N D N s u p p ort i n F all 2 0 1 4.( N D N- C P P)
A d v a n c e d A P I P r o j e c t
O v er t h e l a st y e ar w e st art e d a n e w A PI d e v el o p m e nt t h at pr o vi d e s hi g h er-l e v el a b str a cti o n s t h a n t h atpr o vi d e d b y t h e e xi sti n g li br ari e s. T h e e xi sti n g li br ari e s pr o vi d e s a b a si c pr o gr a m mi n g i nt erf a c e c all e d I nt er e st/ D at a A PI, w hi c h l a c k s f e at ur e s c o m m o nl y d e sir e d b y a p pli c ati o n s, s u c h a s c o nt e nt s e g m e nt ati o n, p a c k etr e a s s e m bl y, r eli a bl e d at a f et c hi n g, fl o w c o ntr ol, r e ali sti c s e c urit y c a p a biliti e s, a n d t h e a bilit y t o i n fl u e n c ef or w ar di n g d e ci si o n s. C o n s e q u e ntl y a p pli c ati o n d e v el o p er s s p e nt c o n si d er a bl e ti m e r e-i m pl e m e nti n g t h e s ef u n cti o n s. T hi s o b s er v ati o n m oti v at e d u s t o d e v el o p a n e w A PI t o fit N D N’ s i nf or m ati o n di stri b uti o n m o d el.We e x p e ct t hi s n e w A PI t o pl a y t h e s a m e r ol e i n N D N a s s o c k et s i n T C P /I P.
We d e di c at e d ti m e a n d m a n y t h o u g htf ul di s c u s si o n s t hi s y e ar t o i d e ntif yi n g c o m m o n aliti e s i n t h e d e si g n
1 7
of v ari o u s N D N a p pli c ati o n s, a n d t o d e si g n c o m m o n pr o gr a m mi n g a b str a cti o n s t o a c c o m m o d at e t h e m. Wepr o p o s e d t w o n e w pr o gr a m mi n g a b str a cti o n s – c o n s u m er c o nt e xt a n d pr o d u c er c o nt e xt – s p e ci fi c all y t ail or e df or N D N’ s di stri b uti o n m o d el t o all o w d e v el o p er s t o b uil d a p pli c ati o n s q ui c kl y a n d c o n si st e ntl y. We h a v eb uilt a pr ot ot y p e of t hi s C o n s u m er- Pr o d u c er A PI a s d e s cri b e d i n D N Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 1 7 [ 5]. T h ec urr e nt st at e of t hi s r e s e ar c h pr oj e ct w a s pr e s e nt e d at t h e Fir st N D N C o m m u nit y M e eti n g [ 7], a n d a bri efd e s cri pti o n of t h e d e si g n, “ C o n s u m er- Pr o d u c er A PI f or N a m e d D at a N et w or ki n g ”, w a s a c c e pt e d b y A C MI C N 2 0 1 4 C o nf er e n c e a s a p o st er pr e s e nt ati o n [ 6].
I nf o r m a ti o n m a xi mi z a ti o n
R e s e ar c h er s at UI U C i n v e sti g at e d t h e e x pl oit ati o n of hi er ar c hi c al d at a n a m e s t o a c hi e v e i nf or m ati o n- utilit ym a xi mi zi n g d at a tr a n s p ort. A n o v el tr a n s p ort-l a y er m e c h a ni s m, c all e d t h e i nf or m ati o n f u n n el, w a s d e v el o p e dt h at m a xi mi z e s a m e a s ur e of d eli v er e d i nf or m ati o n utilit y. N a m e d- d at a n et w or ki n g i s e s p e ci all y s uit e d f orutilit y- m a xi mi zi n g tr a n s p ort b e c a u s e t h e n et w or k i s a w ar e of hi er ar c hi c al d at a n a m e s, all o wi n g i nt elli g e nts a m pli n g of s et s of n a m e d o bj e ct s s u c h t h at r e d u n d a n c y i s mi ni mi z e d a n d i nf or m ati o n utilit y i s i n cr e a s e d.N D N gi v e s ri s e t o a n oti o n of di st a n c e b et w e e n n a m e d o bj e ct s t h at i s a f u n cti o n of o nl y t h e t o p ol o g y of t h en a m e tr e e. T hi s di st a n c e, i n t ur n, c a n e x p o s e si mil ariti e s b et w e e n n a m e d o bj e ct s t h at c a n b e l e v er a g e d f ormi ni mi zi n g r e d u n d a n c y a m o n g o bj e ct s st or e d i n c a c h e or tr a n s mitt e d o v er b ottl e n e c k s, t h er e b y m a xi mi zi n gt h eir a g gr e g at e utilit y. Wit h a p pr o pri at e n a mi n g c o n v e nti o n s, o bj e ct s wit h hi g h er si mil arit y will s h ar e al o n g er pr e fi x i n t h e n a m e tr e e. F or e x a m pl e, di ff er e nt v er si o n s of t h e s a m e o bj e ct mi g ht s h ar e all p art s oft h e n a m e e x c e pt a v er si o n n u m b er. H e n c e, p arti al r e d u n d a n c y c a n b e r e m o v e d b y pr ef er e nti all y dr o p pi n go bj e ct s t h at s h ar e m or e of t h eir n a m e s wit h ot h er s (i n t h e c a s e of v er si o n e d o bj e ct s, t hi s r e s ult s i n r et ai ni n gt h e l at e st v er si o n). E x p eri m e nt s at UI U C d e m o n str at e d t h at wit h a pr o p er hi er ar c hi c al n a m e s p a c e d e si g n,t h e i nf or m ati o n f u n n el pri oriti z e s tr a n s mi s si o n a n d st or a g e of d at a o bj e ct s t o m a xi mi z e i nf or m ati o n utilit y,wit h v er y w e a k a s s u m pti o n s o n t h e utilit y f u n cti o n. T hi s pri oriti z ati o n i s a c hi e v e d m er el y b y c o m p ari n g d at an a m e pr e fi x e s, wit h o ut k n o wi n g a p pli c ati o n-l e v el n a m e s e m a nti c s, w hi c h m a k e s it a g e n er ali z a bl e tr a n s p ort-l a y er m e c h a ni s m a cr o s s a wi d e r a n g e of a p pli c ati o n s. E v al u ati o n r e s ult s s h o w t h at t h e i nf or m ati o n f u n n eli m pr o v e s t h e utilit y of t h e c oll e ct e d d at a o bj e ct s c o m p ar e d t o ot h e r l o s s y pr ot o c ol s.
T h e i nf or m ati o n f u n n el i s m oti v at e d b y t h e a d v e nt of t h e a g e of d at a o v erl o a d, w h er e a p pli c ati o n swill i n cr e a si n gl y n e e d a n e w tr a n s p ort pr ot o c ol, di ff er e nt fr o m T C P a n d U D P, t h at o ff er s a r e pr e s e nt ati v es a m pli n g of i nf or m ati o n a s o p p o s e d t o r eli a bl y c o n v e yi n g all bit s ( T C P) or r a n d o ml y dr o p pi n g p a c k et s ( U D P).T h e c urr e nt pr ot o c ol st a c k d o e s n ot o ff er a n e ffi ci e nt a n d g e n e r al w a y t o i m pl e m e nt s u c h tr a n s p ort b e c a u s et h e n et w or k i s a w ar e of bit s or a b str a ct d at a gr a m s o nl y, w hi c h c arr y n o i nf or m ati o n o n a p pli c ati o n-l e v el d at ab o u n d ari e s. I n c o ntr a st, i n a n N D N- b a s e d ar c hit e ct ur e, t h e n et w or k i s a w ar e of a p pli c ati o n-r el e v a nt n a m e do bj e ct s, w hi c h c a n b e m e a ni n gf ull y s a m pl e d. H e n c e, t h e i nf or m ati o n f u n n el all o w s a p pli c ati o n s t o r etri e v ea r e pr e s e nt ati v e s a m pli n g of i nf or m ati o n b a s e d o n a n i nf or m ati o n- fl o w m a xi mi zi n g pr ot o c ol. T h e pr ot o c olr e s ult e d i n a p a p er p u bli s h e d i n D C o S S 2 0 1 4 [ 1 3].
3. 1. 5 N e w A r c hi t e c t u r al Fi n di n g s f r o m A p pli c a ti o n D e v el o p m e n t
C oll a b or ati o n b et w e e n t h e a p pli c ati o n, ar c hit e ct ur e, a n d N D N t e st b e d t e a m s h a s p oi nt e d t o i m p ort a nt ar e a sof f urt h er r e s e ar c h t h at g e n er ali z e s o m e of t h e e x p eri e n c e s of r e c e nt d e si g n a n d i m pl e m e nt ati o n e ff ort.
• D e pl o y m e nt o n t h e t e st b e d of a p pli c ati o n s s u c h a s n d nrt c a n d C hr o n o C h at h a v e d e m o n str at e d t h ecriti c al r el ati o n s hi p b et w e e n a p pli c ati o n p a c k et d eli v er y r e q uir e m e nt s a n d p er- n a m e s p a c e f or w ar di n gstr at e g y i n t h e f or w ar d er. W h at str at e gi e s ar e n e e d e d t o s u p p ort di ff er e nt a p pli c ati o n s, a n d h o w t h o s estr at e gi e s ar e s el e ct e d a n d c o n fi g ur e d will b e a n i m p ort a nt p art of f ut ur e r e s e ar c h.
• n d nrt c a n d ot h er a p pli c ati o n s u si n g r e al-ti m e d at a s u g g e st t h at c o n s u m er r etr a n s mi s si o n str at e gi e sd e si g n e d t o m a xi mi z e t hr o u g h p ut a n d l at e n c y p erf or m a n c e a mi d v ar yi n g n et w or k c o n diti o n s ar e a ni m p ort a nt g e n er al ar e a of c o n si d er ati o n. We c a n dr a w fr o m pr e vi o u s w or k i n T C P fl o w c o ntr ol f or t hi s,a n d p ot e nti all y pr o vi d e li br ar y s u p p ort f or d at a b u ff eri n g a n d i nt er e st pi p eli ni n g b a s e d o n a p pli c ati o n-l e v el d e a dli n e s a n d p erf or m a n c e t ar g et s.
• Alt h o u g h N D N i s i ntri n si c all y “ p ull- b a s e d ”, t h e i nt er n al a p pr o a c h of m a n y a p pli c ati o n s i s t o “ p u bli s h-
1 8
a n d-f or g et ”, s o t h at t h e y d o n ot h a v e t o h a n dl e i n c o mi n g i nt er e st s f or d at a c o n c urr e ntl y wit h ot h era s p e ct s of t h e a p pli c ati o n. E v e n f or d y n a mi c d at a, a n a p pli c ati o n m a y wi s h t o p u bli s h it p er si st e ntl yf or t h e lif eti m e of t h e pr o c e s s, s o t h at t h e d at a d o e s n ot n e e d t o b e r e g e n er at e d d u e t o l o s s, or f orr e q u e st s f or hi st ori c al d at a. O ur li br ari e s h a v e e v ol v e d t o s u p p ort i n- m e m or y, a p pli c ati o n st or e t o m e ets u c h n e e d s. A n e m er gi n g ar e a of i n v e sti g ati o n i s t h e r el ati o n s hi p b et w e e n p er a p pli c ati o n st or a g e a n dt h e l o c al c o nt e nt st or e, w hi c h c o ul d al s o pr o vi d e t hi s f u n cti o n alit y i n a c e ntr ali z e d a n d e ffi ci e nt m a n n ero n a gi v e n h o st.
• N a mi n g c o n v e nti o n d e si g n f or v er si o ni n g, s e g m e nti n g, ti m e st a m pi n g, a n d t h e g e n er al i n cl u si o n of m et a-d at a a s s o ci at e d wit h d at a o bj e ct s h a v e e v ol v e d o v er t h e c o ur s e of t hi s y e ar a n d will c o nti n u e t o b ea f o c al ar e a of r e s e ar c h. T h e pr oj e ct t e a m r e c e ntl y r el e a s e d a t e c h ni c al m e m o d e s cri bi n g t h e c urr e nta p pr o a c h t o s u c h c o n v e nti o n s, h o pi n g t o i n s pir e c o m m u nit y di al o g u e [ 1 1]. H o w t o b e st tr a n sl at e m ulti-di m e n si o n o bj e ct d e s cri pti o n s i nt o N D N n a m e s h a s b e e n a c h all e n g e i n t h e d e si g n of a n u m b er of N D Na p pli c ati o n s, a c h all e n g e w e pl a n t o a d dr e s s i n t h e c o mi n g y e ar.
3. 1. 6 V al u e s i n D e si g n
O ur c oll a b or ati o n wit h V al u e s i n D e si g n r e s e ar c h er s c o nti n u e d t hi s y e ar, r e s ulti n g i n t h e “ W orl d o n N D N ”t e c h ni c al r e p ort [ 9] a n d a r el at e d u p c o mi n g s u b mi s si o n [ 1 0]. T hi s p a p er, c oll a b or ati v el y a ut h or e d wit hK ati e S hilt o n at t h e U ni v er sit y of M ar yl a n d wit h a p pli c ati o n s a n d ar c hit e ct ur e r e s e ar c h er s of t h e N D Npr oj e ct t e a m, di s c u s s e s i m pli c ati o n s f or fr e e s p e e c h, a n o n y mit y a n d o b s c urit y, d at a r et e nti o n a n d f or g etti n g,pri v a c y, c o nt e nt r e g ul ati o n, l a w e nf or c e m e nt, a n d n et w or k n e utr alit y. We l o o k f or w ar d t o c o nti n ui n g t hi sc oll a b or ati o n t hr o u g h S hilt o n’ s u p c o mi n g N e T S- S m all gr a nt, w hi c h will e n a bl e f urt h er e n g a g e m e nt wit h t h eN D N n a m e s p a c e d e si g n a n d tr u st m a n a g e m e nt.
R ef e r e n c e s
[ 1] A d e ol a B a n ni s. N d n i nt er n et of t hi n g s t o ol kit f or r a s p b e rr y pi ( p o st er). I n N D N C o m m u nit y M e eti n g ,L o s A n g el e s, C A, S e pt e m b er 2 0 1 4.
[ 2] B o o st Pr oj e ct. B o o st Li br ari e s. O nli n e: h t t p : / / w w w . b o o s t . o r g / , 1 9 9 8.
[ 3] P et er G u s e v, Z h e h a o W a n g, a n d J e ff B ur k e. N d n r e al-ti m e c o nf er e n ci n g li br ar y ( p o st er). I n N D NC o m m u nit y M e eti n g , L o s A n g el e s, C A, S e pt e m b er 2 0 1 4.
[ 4] Al e x H or n, A d e ol a B a n ni s, J e ff B ur k e, D a n a C u ff, a n d J a s o n P a y n e. A m bi e nt i nf or m ati c s - n d n b u sb e n c h ( p o st er). I n N D N C o m m u nit y M e eti n g , L o s A n g el e s, C A, S e pt e m b er 2 0 1 4.
[ 5] Il y a M oi s e e n k o a n d Li xi a Z h a n g. C o n s u m er- pr o d u c er a pi f or n a m e d d at a n et w or ki n g. Te c h ni c al R e p ortN D N- 0 0 1 7, R e vi si o n 1, N D N, Fe br u ar y 2 0 1 4.
[ 6] Il y a M oi s e e n k o a n d Li xi a Z h a n g. C o n s u m er- pr o d u c er a pi f or n a m e d d at a n et w or ki n g. I n P r o c. 1 st A C MC o nf e r e n c e o n I nf o r m ati o n- C e nt ri c N et w o r ki n g (I C N- 2 0 1 4 ) , P ari s, Fr a n c e, S e pt e m b er 2 0 1 4.
[ 7] Il y a M oi s e e n k o a n d Li xi a Z h a n g. C o n s u m er- pr o d u c er a pi f or n a m e d d at a n et w or ki n g ( p o st er). I n N D NC o m m u nit y M e eti n g , L o s A n g el e s, C A, S e pt e m b er 2 0 1 4.
[ 8] We nt a o S h a n g, Q ui h a n Di n g, Al e s s a n dr o M ari a n a nt o ni, J e ff B ur k e, a n d Li xi a Z h a n g. S e c uri n g b uil di n gm a n a g e m e nt s y st e m s u si n g n a m e d d at a n et w or ki n g. I E E E N et w o r k , 2 8( 3): 5 0 – 5 6, 2 0 1 4.
[ 9] K ati e S hilt o n, J e ff B ur k e, Ki m b erl y Cl a ff y, C h arl e s D u a n, a n d Li xi a Z h a n g. A w orl d o n n d n: A ff or d a n c e s& i m pli c ati o n s of t h e n a m e d d at a n et w or ki n g f ut ur e i nt er n et ar c hit e ct ur e. Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 1 8,R e vi si o n 1, N D N, A pril 2 0 1 4.
[ 1 0] K ati e S hilt o n, J e ffr e y B ur k e, Ki m b erl y Cl a ff y, a n d Li xi a Z h a n g. A nti ci p ati n g p oli c y a n d s o ci al i m pli-c ati o n s of n a m e d d at a n et w or ki n g. C o m m u ni c ati o n s of t h e A C M ( s u b mitt e d ) .
1 9
[ 1 1] N D N Pr oj e ct Te a m. N d n t e c h ni c al m e m o: N a mi n g c o n v e nti o n s. Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 2 2, R e vi si o n1, N D N, J ul y 2 0 1 4.
[ 1 2] J e ff T h o m p s o n a n d J e ff B ur k e. N d n c o m m o n cli e nt li br ari e s. Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 2 4, R e vi si o n 1,N D N, S e pt e m b er 2 0 1 4.
[ 1 3] S hi g u a n g W a n g, T ar e k A b d el z a h er, S a nt h o s h G aj e n dr a n, Ajit h H er g a, S a c hi n K ul k ar ni, S h e n Li,H e n g c h a n g Li u, C h et h a n S ur e s h, A b hi s h e k Sr e e n at h, H o n g w ei W a n g, Willi a m Dr o n, Ali c e L e u n g,R a m e s h G o vi n d a n, a n d J o h n H a n c o c k. T h e i nf or m ati o n f u n n el: E x pl oiti n g n a m e d d at a f or i nf or m ati o n-m a xi mi zi n g d at a c oll e cti o n. I n 1 0t h I E E E I nt e r n ati o n al C o nf e r e n c e o n Di st ri b ut e d C o m p uti n g i n S e n s o rS y st e m s ( D C O S S ) , M a y 2 0 1 4.
[ 1 4] Z h e h a o W a n g, Z e ni n g Q u, a n d J e ff B ur k e. M atr y o s h k a: D e si g n of a n n d n m ulti pl a y er o nli n e g a m e( d e m o). I n P r o c. 1 st A C M C o nf e r e n c e o n I nf o r m ati o n- C e nt ri c N et w o r ki n g (I C N- 2 0 1 4 ) , P ari s, Fr a n c e,S e pt e m b er 2 0 1 4.
[ 1 5] Z h e h a o W a n g, Z e ni n g Q u, a n d J e ff B ur k e. Pr oj e ct m atr y o s h k a: N d n m ulti pl a y er o nli n e g a m e ( p o st er).I n N D N C o m m u nit y M e eti n g , L o s A n g el e s, C A, S e pt e m b e r 2 0 1 4.
[ 1 6] T a k a hir o Y o n e d a, R y ot a O h ni s hi, Eii c hi M ur a m ot o, a n d J e ff B ur k e. C o n s u m er- dri v e n a d a pti v e r at ec o ntr ol f or r e al-ti m e vi d e o str e a mi n g i n n a m e d d at a n et w or ki n g. I EI C E Tr a n s. F u n d a m e nt al s C o m m u n.El e ct r o n. I nf. & S y st e m s. ( Te nt ati v el y a c c e pt e d f o r p u bli c ati o n. ) , 2 0 1 4.
[ 1 7] Yi n g di Y u, Al e x a n d er Af a n a s y e v, Z h e n k ai Z h u, , a n d Li xi a Z h a n g. A n e n d or s e m e nt- b a s e d k e y m a n a g e-m e nt s y st e m f or d e c e ntr ali z e d n d n c h at a p pli c ati o n. Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 2 3, R e vi si o n 1, N D N,J ul y 2 0 1 4.
[ 1 8] Z h e n k ai Z h u, Al e x Af a n a s y e v, Yi n g di Y u, a n d Li xi a Z h a n g. C hr o n o c h at: a s er v er-l e s s m ulti- u s er i n st a ntm e s s a g e a p pli c ati o n o v er n d n ( p o st er). I n N D N C o m m u nit y M e eti n g , L o s A n g el e s, C A, S e pt e m b er 2 0 1 4.
D e m o n s t r a ti o n s, a n d P o s t e r s
1. A d e ol a B a n ni s. P o st e r pr e s e nt ati o n, d e m o, a n d c o nf er e n c e t al k, “ N D N I nt er n et of T hi n g s T o ol kit f orR a s p b err y Pi. ” N D N C o m m u nit y M e eti n g. S e pt e m b er 3- 5, 2 0 1 4, L o s A n g el e s C A.
2. Al e x H or n, A d e ol a B a n ni s, J e ff B ur k e, D a n a C u ff, J a s o n P a y n e. P o st er pr e s e nt ati o n a n d d e m o, N D NC o m m u nit y M e eti n g. “ A m bi e nt I nf or m ati c s - N D N B u s B e n c h. ” S e pt e m b er 3- 5, 2 0 1 4, L o s A n g el e sC A.
3. Gi uli o Gr a s si. P o st er pr e s e nt ati o n, N D N C o m m u nit y M e eti n g. “ U si n g G e o F a c e s t o r o ut e I nt er e st sa n d D at a i n Ve hi c ul ar N et w or k s. ” S e pt e m b er 3- 5, 2 0 1 4, L o s A n g el e s C A.
4. P et er G u s e v, J e ff B ur k e, Z h e h a o W a n g. P o st er pr e s e nt ati o n, d e m o a n d c o nf er e n c e t al k, N D N C o m-m u nit y M e eti n g. “ N D N R e al- Ti m e C o nf er e n ci n g Li br ar y. ” S e pt e m b er 3- 5, 2 0 1 4, L o s A n g el e s C A.
5. Il y a M oi s e e n k o a n d Li xi a Z h a n g. P o st er pr e s e nt ati o n a n d li g ht ni n g t al k, N D N C o m m u nit y M e eti n g.“ C o n s u m er- Pr o d u c er A PI f or N a m e d D at a N et w or ki n g. ” S e pt e m b er 3- 5, 2 0 1 4, L o s A n g el e s C A.
6. J e ff T h o m p s o n a n d J e ff B ur k e. P o st er pr e s e nt ati o n a n d d e m o, N D N C o m m u nit y M e eti n g. “ N D NC o m m o n Cli e nt Li br ari e s A PI. ” S e pt e m b e r 3- 5, 2 0 1 4, L o s A n g el e s C A.
7. Z h e h a o W a n g. P o st er pr e s e nt ati o n a n d d e m o, N D N C o m m u nit y M e eti n g. “ Pr oj e ct M atr y o s h k a: N D NM ulti pl a y er O nli n e G a m e. ” S e pt e m b er 3- 5, 2 0 1 4, L o s A n g el e s C A.
8. Z h e n k ai Z h u, Al e x a n d er Af a n a s y e v, Yi n g di Y u, Li xi a Z h a n g. P o st er pr e s e nt ati o n a n d d e m o, N D NC o m m u nit y M e eti n g. “ C hr o n o C h at: a S er v er-l e s s M ulti- U s er I n st a nt M e s s a g e A p pli c ati o n O v er N D N. ”S e pt e m b er 3- 5, 2 0 1 4, L o s A n g el e s C A.
2 0
3. 2 R o u ti n g
C o n t ri b u t o r sP I s . . . . . . . . . . . . . . . B ei c h u a n Z h a n g ( A ri z o n a ), L a n W a n g ( M e m p hi s ), D mi t ri K ri o u k o v ( C AI D A / N U ), Li xi a
Z h a n g ( U C L A )
G r a d S t u d e n t s . . C h e n g Yi, J u n xi a o S hi, Yif e n g Li ( A ri z o n a ); A. K. M. M a h m u d ul H o q u e, Mi n s h e n g
Z h a n g ( M e m p hi s ); ( U C L A )
U n d e r g r a d s . . . . . . N a t h a n Ye e ( A ri z o n a ); A d a m Al y y a n, M a r c B a d ri a n, A s hl e s h G a w a n d e, Vi n c e S.
L e h m a n, Ni c S mi t h ( M e m p hi s )
S t a ff . . . . . . . . . . . . . C hi a r a O r si ni, R o d ri g o Al d e c o a, K e n K e y s, M a ri n a F o m e n k o v a n d Al e x M a ( C AI D A )
P o s t d o c: Al e x Af a n a s y e v ( U C L A ), S y e d O b ai d A mi n ( M e m p hi s )
T h e g o al of N D N’ s n et w or k l a y er i s t o pr o vi d e a n a m e- b a s e d p a c k et d eli v er y s er vi c e f or a p pli c ati o n s t ob uil d u p o n. T o m e et t h e r e q uir e m e nt s of t h e f ut ur e I nt er n et, t h e n et w or k l a y er m u st h a v e t h e f oll o wi n gpr o p erti e s:
1. S c al a bilit y : s u p p ort a l ar g e I nt er n et t o p ol o g y a n d l ar g e n u m b er of n a m e pr e fi x e s.
2. S e c u rit y : pr o vi d e i nt e grit y, pr o v e n a n c e, a n d p erti n e n c e of r o uti n g m e s s a g e s.
3. R e sili e n c y : d et e ct a n d r e c o v er fr o m p a c k et d eli v er y pr o bl e m s q ui c kl y.
4. E ffi ci e n c y : e x pl oit m ulti- p at h f or w ar di n g a n d d at a c a c hi n g f or e ffi ci e nt u s e of n et w or k r e s o ur c e s.
O v er t h e l a st y e ar t h e r o uti n g gr o u p’ s e ff ort f o c u s e d o n t h e f oll o wi n g t hr e e ar e a s:
• D y n a mi c i n t r a- d o m ai n r o u ti n g p r o t o c ol : We r e-i m pl e m e nt e d t h e N a m e d- d at a Li n k St at e R o uti n gP r ot o c ol ( N L S R ) [ 3] t o w or k wit h t h e n e wl y d e v el o p e d N F D. N L S R s u p p ort s b ot h li n k st at e a n d h y-p er b oli c r o uti n g ( S e cti o n 3. 2. 2), u s e s C hr o n o S y n c f or r o uti n g d at a b a s e s y n c hr o ni z ati o n a m o n g r o ut er s,a n d u s e s a hi e r ar c hi c al tr u st m o d el f or r o uti n g s e c urit y wit hi n a si n gl e a d mi ni str ati v e d o m ai n. N L S Rh a s b e e n d e pl o y e d o n t h e N D N t e st b e d.
• H y p e r b oli c r o u ti n g : We e m b e d d e d a n u p d at e d N D N t e st b e d t o p ol o g y i nt o t h e h y p er b oli c pl a n eu si n g m or e r e c e nt I nt er n et t o p ol o g y d at a, a n d o ur n e w, si m pl er a n d m or e e ffi ci e nt, h y p er b oli c n et-w or k m a p pi n g al g orit h m. We al s o i m pl e m e nt e d b a si c h y p er b oli c r o uti n g i n N L S R b y di s s e mi n ati n gh y p er b oli c c o or di n at e s i n li n k st at e a n n o u n c e m e nt s. We h a v e b e e n c o n d u cti n g e x p eri m e nt s o n E m ul a bt o e v al u at e t h e f e a si bilit y of h y p er b oli c r o uti n g i n N D N b y c o m p ari n g it wit h li n k- st at e r o uti n g u n-d er v ari o u s c o n diti o n s. We al s o d e v el o p e d a n d r el e a s e d a st a n d- al o n e s oft w ar e p a c k a g e f or h y p er b oli cn et w or k g e n er ati o n a n d gr e e d y r o uti n g si m ul ati o n.
• D y n a mi c I n t e r e s t Li mi ti n g f o r N D N C o n g e s ti o n C o n t r ol : We d e si g n e d a n e w s c h e m e t o d et e ctli n k-l a y er p a c k et l o s s e s a n d d y n a mi c all y a dj u st t h e I nt er e st p a c k et f or w ar di n g r at e t o c o ntr ol n et w or kc o n g e sti o n. T hi s s c h e m e i s t h e fir st h o p- b y- h o p N D N c o n g e sti o n c o ntr ol a p pr o a c h t h at d o e s n ot a s s u m ek n o wl e d g e of u n d erl yi n g li n k b a n d wi dt h a n d c a n w or k w ell o v er t u n n eli n g li n k s. O ur e v al u ati o n u si n gn d n SI M s h o w e d si g ni fi c a nt p erf or m a n c e i m pr o v e m e nt o v er ot h er pr o p o s e d a p pr o a c h e s [ 8, 6, 2, 7] .
3. 2. 1 N a m e d- d a t a Li n k S t a t e R o u ti n g P r o t o c ol ( N L S R )
N a m e d- d at a Li n k St at e R o uti n g ( N L S R) [ 3] r u n s dir e ctl y o n t o p of N D N, i. e., it u s e s N D N’ s I nt er e st a n dD at a p a c k et s t o e x c h a n g e r o uti n g u p d at e s. N L S R u s e s n a m e s i n st e a d of I P a d dr e s s e s t o i d e ntif y t h e v ari o u sc o m p o n e nt s of a r o uti n g s y st e m, a n d c a n u s e a n y u n d erl yi n g c o m m u ni c ati o n m e c h a ni s m t h at N D N u s e s( e. g., Et h er n et, I P t u n n el s, T C P / U D P t u n n el s) f or r o uti n g m e s s a g e e x c h a n g e s. I n Ye ar 3 w e i m pl e m e nt e da pr eli mi n ar y v er si o n of N L S R i n C t h at r u n s o v er C C N x a n d di s c o v er e d s e v er al pr o bl e m s wit h C C N xs y n c /r e p o, i n cl u di n g hi g h m e m or y c o n s u m pti o n, i n a bilit y t o d el et e i nf or m ati o n fr o m t h e r e p o, a n d f ail ur e t on otif y N L S R of r o uti n g c h a n g e s w h e n t h e u p d at e r at e i s hi g h. D uri n g Ye ar 4, a s t h e n e w N D N f or w ar di n gd a e m o n N F D w a s b ei n g d e v el o p e d, w e r e-i m pl e m e nt e d N L S R i n C + + u si n g t h e n e w n d n- c x x d e v el o p erli br ar y t o w or k wit h N F D. B el o w w e s u m m ari z e t h e m ai n d e si g n d e ci si o n s a n d f e at ur e s i n N L S R.
2 1
C o m p o n e n t N a m e
R o u t e r / n e t w o r k / si t e / r o u t e r
N L S R / n e t w o r k / si t e / r o u t e r / N L S R
N L S R d a t a / n e t w o r k / N L S R / L S A / si t e / r o u t e r / t y p e / v e r si o n
N L S R k e y / n e t w o r k / si t e / r o u t e r / N L S R / k e y
R o u t e r k e y / n e t w o r k / si t e / r o u t e r / k e y
T a bl e 3. 1: N a mi n g S c h e m e i n N L S R ( n ot all n a m e s ar e s h o w n.)
We d e si g n e d a n a mi n gs c h e m e t h at a s s o ci at e s v ari-o u s e ntiti e s i n t h e r o uti n g s y s-t e m wit h e a c h ot h er ( s e e T a-bl e 3. 1). I n t h e c a s e of i ntr a-d o m ai n r o uti n g, t h e r el ati o n-s hi p b et w e e n r o ut er s, r o ut-i n g pr o c e s s e s, a n d r o uti n gd at a i s i n h er e ntl y hi er ar c hi c al.T h er ef or e, w e d e ci d e d t o u s e a hi er ar c hi c al n a mi n g s c h e m e t o r e fl e ct t hi s hi er ar c h y of o p er ati o n. M or es p e ci fi c all y, a r o ut er n a m e h a s it s n et w or k n a m e a s t h e fir st n a m e c o m p o n e nt a n d sit e n a m e a s t h e s e c o n dc o m p o n e nt. T h e N L S R pr o c e s s r u n ni n g o n a r o ut er h a s t h e r o ut er n a m e a s it s pr e fi x, a n d si mil arl y t h e n a m eof a r o uti n g u p d at e g e n er at e d b y a n N L S R pr o c e s s h a s a n a s s o ci ati o n wit h t h e N L S R pr o c e s s n a m e.
Fi g ur e 3. 8: R o uti n g S e c urit y Tr u st M o d el
We d e vi s e d a hi er ar c hi c al tr u st m o d elb a s e d o n t h e c o m m o n m a n a g e m e nt str u c-t ur e a n d o p er ati o n al pr a cti c e i n a si n-gl e n et w or k d o m ai n. Si n c e N L S R r o uti n gu p d at e s ar e c arri e d i n N D N d at a p a c k et sa n d e v er y N D N d at a p a c k et c arri e s a si g-n at ur e, a r o ut er c a n v erif y t h at a r o uti n gm e s s a g e i s cr e at e d b y t h e ori gi n r o ut era n d t h at t h e m e s s a g e i s n ot alt er e d d ur-i n g di s s e mi n ati o n. W hil e N L S R b e n e fit sfr o m t h e s e c urit y pri miti v e s pr o vi d e d b yN D N, w e still n e e d a tr u st m o d el t o e n-s ur e t h at t h e si g n er of t h e r o uti n g m e s-
s a g e i s i n d e e d t h e ori gi n r o ut er. Fi g ur e 3. 8 s h o w s o ur tr u st m o d el wit h a r o ot k e y o w n e d b y t h e a d mi ni str at orof t h e n et w or k. W h e n a n N L S R r o ut er r e c ei v e s a D at a p a c k et, it u s e s t h e tr u st m o d el t o m a p t h e d at a n a m et o t h e c orr e ct N L S R k e y n a m e a n d c o m p ar e s t hi s n a m e wit h t h e k e y n a m e c arri e d i n t h e D at a p a c k et. Ift h e n a m e s m at c h, it f et c h e s t h e N L S R k e y a n d v eri fi e s t h e si g n at ur e o n t h e D at a p a c k et. It t h e n v eri fi e st h e N L S R k e y u si n g t h e r o ut er k e y, o p er at or k e y, a n d sit e k e y u ntil N L S R r e a c h e s t h e s elf- si g n e d r o ot k e y( pr e c o n fi g ur e d). If at a n y st e p t h e si g n at ur e i s f o u n d t o b e i n v ali d or t h e k e y c a n n ot b e l o c at e d, N L S Rd et er mi n e s t h at t h e d at a i s si g n e d b y a n u n a ut h ori z e d k e y. If t h e fi n al v eri fi c ati o n st e p d o e s n ot r e a c h t h er o ot k e y, t h e d at a i s c o n si d er e d ill e giti m at e.
N L S R r o ut e r s di stri b ut e li n k- st at e a d v erti s e m e nt s ( L S A) f or a dj a c e n c y i nf or m ati o n a n d f or n a m e pr e fi x e sr e a c h a bl e t hr o u g h t h at r o ut er (t h e L S A f or m at s ar e s h o w n i n Fi g ur e 3. 9). R o ut er s u s e t h e A dj a c e n c y L S A st o b uil d a n et w or k t o p ol o g y, c al c ul at e r o uti n g p at h s, a n d d et er mi n e n e xt- h o p s f or n a m e s, a n d u s e t h e N a m eL S A s t o tr a c k w hi c h n a m e pr e fi x e s ar e r e a c h a bl e t hr o u g h r o ut er s i n t h e n et w or k. T h e s e L S A s ar e st or e d i na li n k- st at e d at a b a s e ( L S D B), w hi c h i s s y n c hr o ni z e d wit h ot h er r o ut er s u si n g C hr o n o S y n c [ 9]. E v er y n o d ep eri o di c all y s e n d s a di g e st of t h eir L S D B t o ot h er n o d e s i n t h e n et w or k u si n g N D N I nt er e st p a c k et s. W h e na n o d e pr o d u c e s a n e w L S A a n d it s di g e st c h a n g e s, it will r e pl y t o ot h er s’ I nt er e st s wit h t h e n a m e of t h en e w L S A. Ot h er n o d e s c a n t h e n f et c h t h e n e w L S A d at a. L S D B s y n c hr o ni z ati o n i s s h o w n i n Fi g ur e 3. 1 0.
T o d et e ct li n k a n d pr o c e s s f ail ur e s, N L S R s e n d s p eri o di c I N F O I nt er e st m e s s a g e s t o e a c h n ei g h b ori n gr o ut er. If a n I N F O I nt er e st ti m e s o ut, N L S R will r e s e n d I N F O I nt er e st s i n c a s e t h e I nt er e st w a s l o st. If t h er ei s n o r e s p o n s e fr o m t h e n ei g h b or aft er a f e w tri e s, t h e a dj a c e n c y wit h t h e n ei g h b or i s c o n si d er e d I N A C T I V E .N L S R will t h e n s e n d a n e w a dj a c e n c y L S A t o i nf or m ot h er s of t h e t o p ol o g y c h a n g e. T h e N L S R pr o c e s s willc o nti n u e t o s e n d I N F O I nt er e st s t o d et e ct t h e r e c o v er y of t h e n ei g h b or. W h e n t h e a dj a c e n c y r e c o v er s, N L S Rwill r e c ei v e a r e s p o n s e t o it s I N F O I nt er e st a n d c h a n g e t h e a dj a c e n c y st at u s t o A C T I V E . It will a g ai n s e n d an e w a dj a c e n c y L S A f or t h e t o p ol o g y c h a n g e.
O n e i m p ort a nt f e at ur e of N D N i s m ulti- p at h f or w ar di n g. N D N r o ut er s c a n f or w ar d I nt er e st s t o m ulti pl ef a c e s t o fi n d t h e b e st p at h b y t a ki n g a d v a nt a g e of t h e f or w ar di n g st at e f or e a c h I nt er e st, w hi c h h el p s d et e ctl o o p s a n d st or e m e a s ur e d r o u n d-tri p d el a y b et w e e n I nt er e st a n d c orr e s p o n di n g D at a p a c k et s. T o s u p p ortm ulti- p at h, N L S R u s e s a m o di fi e d Dij k str a’ s al g orit h m t o pr o d u c e a r a n k e d li st of p oli c y- c o m pli a nt n e xt-
2 2
Fi g u r e 3. 9: L S A F or m at s
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Fi g u r e 3. 1 0: L S D B S y n c h r o ni z ati o n
h o p s a n d i n s ert s t h e m i nt o t h e FI B. T hi s e s s e nti all y p r o vi d e s a n a m e- b a s e d m ulti- p at h r o uti n g t a bl e, w hi c hc a n b e utili z e d b y N D N’ s f or w ar di n g st r at e g y.
N L S R 0. 1. 0 w a s r el e a s e d i n A u g u st 2 0 1 4 ( h t t p : / / n a m e d - d a t a . n e t / d o c / N L S R / 0 . 1 . 0 ). It i s c u r r e ntl yr u n ni n g a n d b ei n g e v al u at e d o n t h e N D N t e st b e d, w hi c h i n cl u d e s 1 6 n o d e s a n d 2 9 li n k s.
3. 2. 2 H y p e r b oli c R o u ti n g
Si n c e t h e N D N n a m e s p a c e i s i n p ri n ci pl e u n b o u n d e d, a s c al a bl e r o uti n g s ol uti o n i s n e c e s s ar y. H y p er b oli cr o uti n g i s a p ot e nti al s ol uti o n t o t hi s p r o bl e m if o n e c a n m a p a gi v e n r e al n et w or k t o p ol o g y t o h y p er b oli cs p a c e [ 4, 1]. H y p er b oli c r o uti n g i s a g e o m et ri c r o uti n g s c h e m e t h at r eli e s o n h y p er b oli c c o or di n at e s t o s e n dp a c k et s e ffi ci e ntl y t h r o u g h a n et w or k. A s s u mi n g a m e c h a ni s m f or r et ri e vi n g t h e c o or di n at e s of a n a m e pr e fi xe xi st s, e a c h I nt er e st c a n c ar r y t h e c o or di n at e s of t h e n a m e p r e fi x a n d r o ut er s a n d u s e gr e e d y r o uti n g t of o r w ar d t h e I nt e r e st, i. e., c h o o s e t h e n e xt h o p( s) f or t h e I nt er e st b a s e d o n t h e di st a n c e s b et w e e n a r o ut er’ sn ei g h b or s a n d t h e d e si r e d n a m e p r e fi x. T hi s s c h e m e i s hi g hl y s c al a bl e a s t h er e i s n o n e e d t o m ai nt ai n ar o uti n g t a bl e or FI B a n d t h er e ar e n o d y n a mi c r o uti n g u p d at e s e x c e pt t o l e ar n n ei g h b or s’ c o or di n at e s.
T h e vi a bilit y of h y p er b oli c r o uti n g i n N D N d e p e n d s o n s e v er al f a ct or s. Fi r st, i s t h e u n d erl yi n g t o p ol o g yh y p e r b oli c ? S e c o n d, c a n t h e f or w ar di n g st r at e g y at e a c h N D N r o ut er e ff e cti v el y fi n d t h e b e st p at h i n c a s et h e h y p er b oli c c o or di n at e s d o n ot gi v e t h e b e st p at h ? T hi r d, w h e n a n I nt er e st r e a c h e s a l o c al mi ni m u m,w hi c h c a n h a p p e n d u e t o eit h er gr e e d y r o uti n g or a f ail u r e, c a n t h e f or w ar di n g st r at e g y fi n d alt er n ati v ep at h s q ui c kl y ? Fi n all y, h o w s e n siti v e i s t h e r o uti n g p erf or m a n c e wit h r e s p e ct t o t h e d e n sit y of t h e t o p ol o g ya n d t h e n u m b er of f a c e s all o w e d i n m ulti- p at h f or w ar di n g ?
T o e x pl or e a b o v e q u e sti o n s, w e d e v el o p e d H y p e r M a p [ 5], a si m pl e m et h o d t o m a p a gi v e n r e al n et w or kt o it s h y p er b oli c s p a c e u si n g a r e c e nt g e o m et ri c t h e or y of c o m pl e x n et w or k s m o d el e d a s r a n d o m g e o m et ri cg r a p h s i n h y p er b oli c s p a c e s. T h e m et h o d r e pl a y s t h e n et w or k’ s g e o m et ri c gr o wt h, e sti m ati n g at e a c h ti m est e p t h e h y p er b oli c c o or di n at e s of n e w n o d e s i n a gr o wi n g n et w or k b y m a xi mi zi n g t h e li k eli h o o d of t h en et w or k s n a p s h ot i n t h e m o d el. We a p pli e d H y p er M a p t o e m b e d t h e A S-l e v el I nt er n et t o p ol o g y d eri v e df r o m C AI D A’ s Ar k m e a s u r e m e nt s i nt o it s h y p er b oli c s p a c e a n d t h u s o bt ai n e d t h e h y p er b oli c c o or di n at e s oft h e A S e s p arti ci p ati n g i n t h e N D N t e st b e d.
We t h e n m e a s u r e d t h e p erf or m a n c e of t h e m o di fi e d gr e e d y f or w ar di n g al g orit h m i n t h e N D N t e st b e d.T hi s al g orit h m e x cl u d e s t h e c u r r e nt n o d e f r o m a n y di st a n c e c o m p ari s o n s a n d fi n d s t h e n ei g h b or cl o s e stt o t h e d e sti n ati o n. T h e p a c k et i s d r o p p e d if t hi s n ei g h b or i s t h e s a m e a s t h e p a c k et’ s p r e vi o u sl y vi sit e dn o d e. We u s e d t h e f oll o wi n g p erf or m a n c e m et ri c s: (i) t h e s u c c e s s r ati o w hi c h i s t h e p er c e nt a g e of t h es u c c e s sf ul p at h s t h at r e a c h t h ei r d e sti n ati o n s; a n d (ii) t h e a v er a g e st r et c h of t h r e e t y p e s. St r et c h 1 i st h e st a n d ar d h o p st r et c h m e a s u r e d o n t h e a ct u al t o p ol o g y, t h at i s t h e r ati o b et w e e n t h e h o p l e n gt h s of
2 3
gr e e d y p at h s a n d t h e c orr e s p o n di n g s h ort e st p at h s i n t h e gr a p h. Str et c h 2, m e a s ur e d i n t h e u n d erl yi n gh y p er b oli c s p a c e, i s t h e r ati o of t h e l e n gt h of a s u c c e s sf ul gr e e d y p at h t o t h e a ct u al h y p er b oli c di st a n c eb et w e e n t h e s o ur c e a n d t h e d e sti n ati o n. Str et c h 3, al s o m e a s ur e d i n t h e u n d erl yi n g h y p er b oli c s p a c e, i st h e r ati o of t h e l e n gt h of t h e s h ort e st p at h t o t h e a ct u al h y p er b oli c di st a n c e b et w e e n t h e s o ur c e a n d t h ed e sti n ati o n. T h e l o w er t h e s e t w o h y p er b oli c str et c h e s, t h e cl o s er t h e gr e e d y a n d s h ort e st p at h s st a y t ot h e h y p er b oli c g e o d e si c s, a n d t h e m or e c o n gr u e nt t h e n et w or k t o p ol o g y i s wit h t h e u n d erl yi n g g e o m etr y.(h t t p : / / w w w . c a i d a . o r g / r e s e a r c h / r o u t i n g / g r e e d y _ f o r w a r d i n g _ n d n / )
If t h e h y p er b oli c c o or di n at e s of t e st b e d sit e s ar e s et t o t h e h y p er b oli c c o or di n at e s of t h eir c orr e s p o n di n gA S e s, t h e n t h e gr e e d y r o uti n g s u c c e s s r ati o (i. e., t h e r ati o of s o ur c e- d e sti n ati o n p air s t h a n c a n s u c c e s sf ull yc o m m u ni c at e vi a s h ort e st gr e e d y r o uti n g p at h s) i s 8 2 % v s. 7 1 % i n o ur pr e vi o u s e m b e d di n g. I n a n i d e alh y p er b oli c t o p ol o g y c o n str u ct e d f or t h e t e st b e d b y u si n g t h e s a m e n o d e c o or di n at e s a n d s etti n g u p li n k sb et w e e n t h e sit e s a c c or di n g t o t h e gr o wi n g h y p er b oli c n et w or k m o d el, w e o bt ai n 1 0 0 % s u c c e s s r ati o b ot hi n t h e f ull gr a p h of t h e t e st b e d, a n d i n all gr a p h s o bt ai n e d r e m o vi n g a n y si n gl e li n k or n o d e. T hi s r e s ulti n di c at e s t h at s u c h f ail ur e s w o ul d i n d u c e n o r o uti n g u p d at e s or p at h r e c o m pil ati o n s i n s u c h t e st b e d s.
We al s o i m pl e m e nt e d h y p er b oli c r o uti n g i n N L S R b y pr o p a g ati n g r o ut er c o or di n at e s t o t h e n et w or kt hr o u g h li n k st at e a d v erti s e m e nt s. U si n g a s et of e m ul at e d e x p eri m e nt s o n a n et w or k of 1 0 n o d e s, w ec o m p ar e d t h e p erf or m a n c e of h y p er b oli c r o uti n g ( H R) t o t h at of li n k st at e ( L S) r o uti n g, w hi c h c al c ul at e st h e o pti m al p at h s, u n d er v ari o u s c o n diti o n s i n cl u di n g di ff e r e nt n et w or k t o p ol o gi e s, f or w ar di n g str at e gi e s,n u m b er of m ulti- p at h f a c e s, a n d f ail ur e s c e n ari o s. If it p erf or m s a s w ell a s li n k st at e r o uti n g, t h e n h y p er b oli cr o uti n g c a n b e c o n si d er e d a vi a bl e N D N r o uti n g pr ot o c ol. We t e st e d a cr o s s t w o s e p ar at e t o p ol o gi e s t oe m ul at e t h e c o n diti o n s of a n i d e al n et w or k s c e n ari o, a s w ell a s a s et u p t h at mi mi c s t h e a ct u al N D N t e st b e da n d t h e i d e al t o p ol o gi e s d e s cri b e d a b o v e. We e m pl o y e d b ot h b e st-r o ut e a n d n c c f or w ar di n g str at e gi e s t od et er mi n e w hi c h i s m or e s uit a bl e t o h y p er b oli c r o uti n g. T h e n c c f or w ar di n g str at e g y i n N F D i s t h e s a m ea s t h e f or w ar di n g str at e g y i n C C N x, w hil e t h e b e st- r o ut e str at e g y u s e s t h e b e st p at h c al c ul at e d b y t h er o uti n g s c h e m e a s l o n g a s t h e p at h r et ur n s d at a. T h e p erf or m a n c e m etri c s ar e R o u n d- Tri p Ti m e ( R T T),p a c k et l o s s r ati o, n u m b er of m e s s a g e s g e n er at e d, a n d f ail ur e r e s p o n s e ti m e. T h e s e t e st s r e v e al e d t hr e efi n di n g s: ( 1) t h e f or w ar di n g str at e g y gr e atl y i m p a ct s t h e p erf or m a n c e of h y p er b oli c r o uti n g. I n o ur t e st s,t h e n c c str at e g y p erf or m e d b ett er (i n t er m s of R T T s) t h a n t h e b e st-r o ut e str at e g y b e c a u s e n c c utili z e sm ulti pl e p at h s m or e e ffi ci e ntl y; ( 2) i n t h e “i d e al ” t o p ol o g y, R T T s u n d er H R a n d L S ar e cl o s e r e g ar dl e s s oft h e n u m b er of m ulti- p at h f a c e s u s e d. I n t h e r e al t e st b e d t o p ol o g y, u si n g m or e m ulti- p at h f a c e s i m pr o v e st h e R T T u n d er H R; a n d ( 3) t h e a c c ur a c y of t h e h y p er b oli c c o or di n at e s a ff e ct s p erf or m a n c e. S ur pri si n gl y,r e s ulti n g R T T s i n t h e i d e al t o p ol o g y ar e s o m eti m e s m u c h hi g h er t h a n t h o s e i n t h e r e al N D N t e st b e d t o p ol o g y.T h e H R c o or di n at e s m a y n ot b e i d e al, w hi c h w o ul d l e a d t o s u b o pti m al r o ut e s. O ur r e s ult s ar e at h t t p :/ / n e t w i s d o m . c s . m e m p h i s . e d u / p v t h o m e . h t m l .
Fi n all y, w e i m pl e m e nt e d h g g r a p h s , a C + + li br ar y t h at pr o vi d e s a c oll e cti o n of f u n cti o n s a n d d at a str u c-t ur e s f or a) g e n er ati n g s y nt h eti c gr a p h s e m b e d d e d i n h y p er b oli c m etri c s p a c e s, a n d b) c o m p uti n g pr o p erti e sof t h e gr a p h s a s s o ci at e d wit h t h e h y p er b oli c g e o m etr y ( e. g. h y p er b oli c di st a n c e b et w e e n t w o v erti c e s). T h eh g g r a p h s li br ar y s u p p ort s t h e d e v el o p m e nt of t h e h y p er b oli c r o uti n g i n t h e N D N e n vir o n m e nt i n t w o w a y s: a)it e n a bl e s t h e i m pl e m e nt ati o n of t o ol s t o a s s e s s t h e e ff e cti v e n e s s of t h e gr e e d y r o uti n g a p pr o a c h i n s y nt h eti cn et w or k s of v ari a bl e si z e; b) it f a cilit at e s t h e cr e ati o n of n e w n d n SI M s c e n ari o s i n w hi c h w e c a n e xt e n d t h ed ef a ult f or w ar di n g str at e g y t o si m ul at e t h e h y p er b oli c r o uti n g o n a n N D N n et w or k. T h e li br ar y i s a v ail a bl eat h t t p : / / n a m e d - d a t a . g i t h u b . i o / H y p e r b o l i c - G r a p h - G e n e r a t o r / a n d c o nt ai n s t w o a d diti o n al t o ol s: (i)t h e H y p er b oli c Gr a p h G e n er at or - a c o m m a n d li n e utilit y t h at g e n er at e s s y nt h eti c t o p ol o gi e s e m b e d d e d i na h y p er b oli c m etri c s p a c e a n d s a v e s t h e gr a p h i n a n o ut p ut fil e; a n d (ii) t h e gr e e d y r o uti n g t e st er - a c o m-m a n d li n e t o ol t h at l o a d s i n m e m or y a gr a p h g e n er at e d b y t h e H y p er b oli c Gr a p h G e n er at or a n d r et ur n s t h egr e e d y r o uti n g s u c c e s s r ati o, i. e. t h e p er c e nt a g e of p at h s s u c c e s sf ull y c o n n e cti n g t w o r a n d o m v erti c e s b uilta c c or di n g t o t h e gr e e d y f or w ar di n g a p pr o a c h. We al s o d e v el o p e d H y p e r b oli c R o uti n g S c e n a ri o , a n e w n d n SI Ms c e n ari o t h at g e n er at e s a s y nt h eti c n et w or k t o p ol o g y, e m b e d s i nt o a n h y p er b oli c s p a c e a n d si m ul at e s t h eh y p er b oli c gr e e d y f or w ar di n g o n e a c h v ert e x t o c al c ul at e t h e r o uti n g s u c c e s s r ati o. T hi s s c e n ari o r eli e s o nt h e n d n SI M si m ul at or a n d l e v er a g e s t h e utilit y f u n cti o n s pr o vi d e d b y t h e h g gr a p h s li br ar y. T h e s oft w ar e i sc urr e ntl y u n d er t e st.
2 4
3. 2. 3 D y n a mi c I n t e r e s t Li mi ti n g f o r N D N C o n g e s ti o n C o n t r ol
D at a p a c k et s c arr y c o nt e nt, ar e g e n er all y m u c h l ar g er t h a n I nt e r e st s a n d m or e li k el y t o c a u s e c o n g e sti o n.A n N D N n o d e c a n c o ntr ol t h e a m o u nt of D at a p a c k et s r e c ei v e d fr o m a n i nt erf a c e b y li miti n g t h e n u m b erof I nt er e st s d e p arti n g t hr o u g h t h at i nt erf a c e. T h e p er-i nt erf a c e I nt er e st li mit c a n b e c o u pl e d wit h a d a pti v ef or w ar di n g t o o pti mi z e n et w or k r e s o ur c e u s a g e, e. g., di v erti n g o v er fl o wi n g I nt er e st s t o alt er n ati v e i nt erf a c e s.We h a v e e x pl or e d t h e a d v a nt a g e s of N D N’ s a d a pti v e f or w ar di n g wit h r e s p e ct t o c o n g e sti o n c o ntr ol, b ut h a v en ot y et di s c o v er e d a pr a cti c al a n d e ff e cti v e c o n g e sti o n c o ntr ol s c h e m e.
I nt er e st r at e li miti n g i n d u c e s a tr a d e o ff: w a st e d b a n d wi dt h (if t h e li mit i s t o o s m all) v s. c o n g e sti o n (ift o o bi g). T h e pr o p o s e d m et h o d s t o c o m p ut e t h e I nt er e st li mit s o f ar [ 8, 6, 2, 7] all h a v e s eri o u s li mit ati o n s. Ac o m m o n f al s e a s s u m pti o n of t h e s e s ol uti o n s i s t h at k e y n et w or k a n d tr a ffi c pr o p erti e s ar e k n o w n: si z e a n d / orr etri e vi n g d el a y of D at a p a c k et s, a v ail a bl e b a n d wi dt h of e a c h li n k. C urr e ntl y, N D N i s t y pi c all y d e pl o y e d a so v erl a y o n t o p of I P or Et h er n et, w h er e N D N n o d e s ar e o bli vi o u s a b o ut t h e b a n d wi dt h of u n d erl yi n g li n k s– o n e N D N h o p c a n b e m a n y I P / Et h er n et h o p s, wit h a b ottl e n e c k li n k s e v er al h o p s a w a y fr o m t h e N D Nn o d e. T h e b ottl e n e c k li n k c a n b e s h ar e d b y m a n y fl o w s, m a ki n g t h e a ct u all y a v ail a bl e b a n d wi dt h d y n a mi c.
T o a d dr e s s t h e s e o b st a cl e s i n t h e e xi sti n g c o n g e sti o n c o ntr ol pr o p o s al s, w e d e si g n e d D y n a mi c I nt er e stLi miti n g ( DI L). A st ati c I nt er e st li miti n g m e c h a ni s m d o e s n ot w or k w ell i n N D N d u e t o t h e d y n a mi c si n D at a si z e, r o u n d-tri p ti m e a n d u n d erl yi n g li n k b a n d wi dt h; t h u s r o ut er s n e e d l o n g o ut p ut q u e u e s t oa c c o m m o d at e t h e p ot e nti al b ur st y tr a ffi c c a u s e d b y s u c h d y n a mi c s. H o w e v er, e x c e s si v e p a c k et b u ff eri n gm a y c a u s e b u ff er bl o at, i n d u ci n g hi g h l at e n c y a n d jitt er f or a p pli c ati o n s a n d d e gr a d ati o n of t hr o u g h p ut.Tr a diti o n al A Q M m e c h a ni s m s s u c h a s R E D a n d C o D el ar e n ot e ffi ci e nt i n N D N si n c e t h e y will si m pl y dr o pD at a wit h o ut e x pli cit n oti fi c ati o n. We pr o p o s e t o a dj u st t h e I nt er e st li mit f or e a c h i nt erf a c e d y n a mi c all yu si n g a n AI M D al g orit h m si mil ar t o T C P. T h e I nt er e st li mit i n cr e a s e s w h e n D at a i s r e c ei v e d, a n d d e cr e a s e sw h e n c o n g e sti o n i s d et e ct e d. T o m a n a g e t h e q u e u e l e n gt h of t h e u p str e a m n o d e, a n o v el R a n d o m E arl yN A C K ( R E N) m e c h a ni s m c a n s e n d e x pli cit c o n g e sti o n n oti fi c ati o n t o t h e d o w n str e a m n o d e.
O n e li mit ati o n of R E N i s t h at it c a n n ot b e u s e d t o d et e ct c o n g e sti o n i n N D N o v erl a y s c e n ari o s, si n c e N D Nn o d e s m a y n ot b e a bl e t o m o nit or t h e q u e u e s of u n d erl yi n g I P r o ut er s. We pr o p o s e Li n k-l a y er C o n g e sti o nD et e cti o n ( L C D) f or s u c h s c e n ari o s. E a c h N D N n o d e a d d s a li n k-l a y er h e a d er t o e a c h N D N p a c k et, s u c h t h att h e n o d e at t h e ot h er e n d of t h e li n k c a n d et e ct c o n g e sti o n b y c o u nti n g t h e g a p s i n t h e r e c ei v e d s e q u e n c en u m b er s. R E N a n d L C D w or k t o g et h er t o d et e ct c o n g e sti o n m or e r eli a bl y t h a n eit h er al o n e.
A n ot h er f e at ur e of DI L i s t o e nf or c e f air n e s s at r o ut er s. T h e F air I nt er e st Li miti n g ( FI L) c o m p o n e nt ofDI L c a n f airl y di vi d e t h e t ot al I nt er e st li mit a m o n g m ulti pl e n a m e s p a c e s. Wit h FI L, w e n o l o n g er r el y o ne n d h o st s t o pr o vi d e f air n e s s, h e n c e eli mi n ati n g t h e p ot e nti al d a m a g e c a u s e d b y ill- b e h a v e d c o n s u m er s.
Fi g ur e 3. 1 1: N o d e m o d el f or DI L.
Fi g ur e 3. 1 1 pr o vi d e s a n o v er vi e w of DI L, w h er es oli d arr o w s r e pr e s e nt fl o w of r e g ul ar p a c k et s w hil ed a s h e d arr o w s r e pr e s e nt fl o w of r ej e ct e d p a c k et s.O n e DI L m o d ul e i s i n st all e d o n e a c h i nt erf a c e.W h e n a p a c k et arri v e s at a n i nt erf a c e, t h e L C Dm o d ul e will r e m o v e t h e li n k-l a y er h e a d er a n d st or et h e s e q u e n c e n u m b er, a n d t h e n p a s s t h e r e m ai ni n gp a c k et t o t h e R E N m o d ul e. R E N o nl y c h e c k s i n-c o mi n g I nt er e st s, a n d will r ej e ct t h e m if t h e o ut p utq u e u e of t h e i nt erf a c e k e e p s gr o wi n g. If a p a c k et i sa c c e pt e d, it will b e f urt h er p a s s e d t o t h e f or w ar d-i n g str at e g y m o d ul e. W h e n f or w ar di n g I nt er e st s,t h e str at e g y m o d ul e will q u er y t h e DI L m o d ul e f ora v ail a bilit y of i nt e rf a c e s. A n I nt er e st i s f or w ar d e d t oa n i nt erf a c e o nl y if t h e li mit f or t h e fl o w h a s n ot b e e nr e a c h e d. Ot h er wi s e, t h e str at e g y m o d ul e will i m m e-di at el y tr y alt er n ati v e i nt erf a c e s. T h e L C D m o d ul ewill a p p e n d li n k-l a y er h e a d er s t o t h e p a c k et s b ef or et h e y ar e a ct u all y f or w ar d e d.
We e v al u at e d DI L u n d er di ff er e nt s c e n ari o s, i n cl u di n g wit h a n d wit h o ut c a c hi n g, v ari o u s e n d-t o- e n d
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d el a y s, v ari o u s t o p ol o gi e s a n d di ff er e nt si z e s of b u ff er s. O n a s m all li n e ar t o p ol o g y, DI L fi ni s h e d 1 1. 3 % f a st ert h a n HI S [ 7] i n tr a n sf erri n g 1 0 M b yt e s of D at a w hil e al w a y s m ai nt ai ni n g a n a v er a g e q u e u e u n d er 3 p a c k et saft er t h e i niti al st a g e. I n t h e m or e g e n er al c a s e wit h c a c hi n g, DI L a c hi e v e s s h ort er a p pli c ati o n d el a y a n dc o m pl eti o n ti m e. I n a l ar g e- s c al e e x p eri m e nt u si n g S pri nt t o p ol o g y a n d m a n y c o n c urr e nt tr a ffi c fl o w s, DI Lfi ni s h e d f a st er t h a n T C P i n all c a s e s.
R ef e r e n c e s
[ 1] M ari a n B o g u n a, Fr a g ki s k o s P a p a d o p o ul o s, a n d D mitri Kri o u k o v. S u st ai ni n g t h e I nt er n et wit h H y p er b oli cM a p pi n g. N at u r e C o m m u ni c ati o n s , 1: 6 2, 2 0 1 0.
[ 2] Gi o v a n n a C ar o fi gli o, M a s si m o G all o, a n d L u c a M u s c ari ell o. J oi nt h o p- b y- h o p a n d r e c ei v er- dri v e n i nt er e stc o ntr ol pr ot o c ol f or c o nt e nt- c e ntri c n et w or k s. I n P r o c e e di n g s of A C M SI G C O M M I C N W o r k s h o p , 2 0 1 2.
[ 3] A K M M. H o q u e, S. O. A mi n, A. Al y y a n, B. Z h a n g, L. Z h a n g, a n d L. W a n g. N L S R: N a m e d- d at a li n kst at e r o uti n g pr ot o c ol. I n A C M SI G C O M M I C N W o r k s h o p , 2 0 1 3.
[ 4] D. Kri o u k o v, F. P a p a d o p o ul o s, M. Kit s a k, A. V a h d at, a n d M. B o g u n a. H y p e r b oli c g e o m etr y of c o m pl e xn et w or k s. P h y si c al R e vi e w E , 8 2: 0 3 6 1 0 6, 2 0 1 0.
[ 5] Fr a g ki s k o s P a p a d o p o ul o s, C o n st a nti n o s P s o m a s, a n d D mitri Kri o u k o v. N et w or k m a p pi n g b y r e pl a yi n gh y p er b oli c gr o wt h. I E E E A C M Tr a n s a cti o n s o n N et w o r ki n g , 2 0 1 4.
[ 6] N. R o z h n o v a a n d S. F di d a. A n e ff e cti v e h o p- b y- h o p I nt er e st s h a pi n g m e c h a ni s m f or C C N c o m m u ni c a-ti o n s. I n P r o c e e di n g s of I E E E I N F O C O M M N O M E N W o r k s h o p , 2 0 1 2.
[ 7] Y a o g o n g W a n g, N at al y a R o z h n o v a, A s h o k N ar a y a n a n, D a vi d Or a n, a n d I nj o n g R h e e. A n i m pr o v e dh o p- b y- h o p i nt er e st s h a p er f or c o n g e sti o n c o ntr ol i n n a m e d d at a n et w or ki n g. I n P r o c e e di n g s of A C MSI G C O M M I C N W o r k s h o p , 2 0 1 3.
[ 8] C h e n g Yi, Al e x a n d er Af a n a s y e v, Il y a M oi s e e n k o, L a n W a n g, B ei c h u a n Z h a n g, a n d Li xi a Z h a n g. A c a s ef or st at ef ul f or w ar di n g pl a n e. C o m p ut e r C o m m u ni c ati o n s: I nf o r m ati o n- C e nt ri c N et w o r ki n g S p e ci al I s s u e ,3 6( 7): 7 7 9 – 7 9 1, A pril 2 0 1 3.
[ 9] Z h e n k ai Z h u a n d Al e x a n d er Af a n a s y e v. L et’ s C hr o n o S y n c: D e c e ntr ali z e d d at a s et st at e s y n c hr o ni z ati o ni n N a m e d D at a N et w or ki n g. I n P r o c e e di n g s of I E E E I C N P , 2 0 1 3.
2 6
3. 3 S c al a bl e F o r w a r di n g
C o n t ri b u t o r sP I s . . . . . . . . . . . . . . . P a t ri c k C r o wl e y ( W a s h U )
G r a d S t u d e n t s . . Hil a B e n A b r a h a m, H a o w ei Y u a n ( W a s h U )
S t a ff . . . . . . . . . . . . . J o h n D e h a r t, J y o ti P a r w a ti k a r, Ti a n S o n g ( W a s h U )
T h e g o al of o ur f or w ar di n g r e s e ar c h i s t o d e v el o p f a st, s c al a bl e N D N n o d e pr ot ot y p e s. B y f a st, w e m e a nt h at w e i nt e n d t o s u p p ort 1 G b p s li n k s at li n e-r at e s i n s oft w ar e i m pl e m e nt ati o n s; w e e x p e ct o ur h ar d w ar e-a c c el er at e d i m pl e m e nt ati o n s t o e x c e e d t hi s r at e b y at l e a st a n or d er of m a g nit u d e. B y s c al a bl e, w e m e a nt h at w e i nt e n d t o d e v el o p a n N D N f or w ar di n g pl a n e t h at c a n s u p p ort milli o n s a n d e v e n billi o n s of n a m e sof ar bitr ar y l e n gt h. I n a d diti o n, w e pr o vi d e f e e d b a c k t o t h e ar c hit e ct ur e a n d r o uti n g r e s e ar c h t e a m s w h e nt h eir d e si g n c h oi c e s mi g ht h a v e s u b st a nti al p erf or m a n c e c o n s e q u e n c e s i n t h e d at a pl a n e. We al s o n e e d t ok e e p N D N f or w ar di n g c o m p ar a bl e t o ot h er n a m e- b a s e d f or w ar di n g s c h e m e s wit h r e s p e ct t o f e at ur e s a n dp erf or m a n c e.
D uri n g t h e f o urt h y e ar of t h e N D N pr oj e ct, w e r e fi n e d o ur pr e vi o u sl y pr o p o s e d d at a str u ct ur e s a n dal g orit h m s f or t h e F or w ar di n g I nf or m ati o n B a s e a n d P e n di n g I nt e r e st T a bl e, a n d w e st art e d i m pl e m e nti n ga n N D N f or w ar di n g e n gi n e o n a g e n er al- p ur p o s e m ulti- c or e pl atf or m. T hi s s e cti o n pr o vi d e s d e s cri b e s o ura cti viti e s a n d fi n di n g s i n t h e f or w ar di n g ar e a.
3. 3. 1 S c al a bl e N a m e- B a s e d F o r w a r di n g
N a m e- b a s e d p a c k et f or w ar di n g r e pr e s e nt s a c or e c h ar a ct eri sti c of t h e N D N ar c hit e ct ur e. I P-i n s pir e d f or w ar d-i n g m et h o d s ar e n ot f e a si bl e b e c a u s e a) n a m e- b a s e d f or w ar di n g m u st s u p p ort v ari a bl e-l e n gt h l o o k u p k e y s ofu n b o u n d e d l e n gt h, a n d b) n a m e s p a c e s f or d at a ar e s u b st a nti all y l ar g er t h a n t h e gl o b al a d dr e s s pr e fi x r ul es et s u s e d i n t o d a y’ s I nt er n et. I n o ur pr e vi o u s w or k, w e h a v e i n v e sti g at e d t h e i nf or m ati o n-t h e or eti c di ff er e n c ea p pr o a c h a n d pr o p o s e d tri e- b a s e d s ol uti o n s t h at c a n s c al e v ari a bl e-l e n gt h n a m e f or w ar di n g t o billi o n s ofn a m e pr e fi x e s [ 1]. We h a v e al s o pr o p o s e d fi n g er pri nt- b a s e d s ol uti o n s t o i m pr o v e t h e n a m e- b a s e d f or w ar di n gp erf or m a n c e f urt h er, w h er e b ot h tri e- b a s e d a n d h a s h t a bl e- b a s e d d at a str u ct ur e s h a v e b e e n d e v el o p e d [ 2].
I n t h e p a st y e ar, w e h a v e c o nti n u e d t o r e fi n e a n d e v al u at e t h e pr o p o s e d d e si g n. T o d e m o n str at e t h es c al a bilit y of t h e pr o p o s e d d at a str u ct ur e s, w e h a v e e v al u at e d t h e l o o k u p p erf or m a n c e wit h a f or w ar di n gt a bl e t h at c o nt ai n s 1 billi o n s y nt h eti c n a m e s. T h e h a s h t a bl e- b a s e d i m pl e m e nt ati o n s o ut p erf or m t h e tri e-b a s e d i m pl e m e nt ati o n s b e c a u s e of l e s s n u m b er of m e m or y r ef er e n c e s. T h e pr o p o s e d fi n g er pri nt- b a s e d h a s ht a bl e r e q uir e s o nl y 3 .2 G B t o st or e 1 billi o n n a m e s, a n d t h e m e a s ur e d l o o k u p l at e n c y of t h e s oft w ar e- b a s e di m pl e m e nt ati o n i s 0.6 9 mi cr o s e c o n d s o n t h e m a c hi n e e q ui p p e d wit h 2 .5 3 G H z I nt el X e o n E 5 5 4 0 pr o c e s s or,8 M B of L 3 c a c h e, a n d 1 2 G B of D D R 3 m e m or y.
T h e pr o p o s e d s u c ci n ct d at a str u ct ur e s ar e t y pi c all y g e n er at e d fr o m d at a str u ct ur e s t h at m ai nt ai n t h ee ntir e f or w ar di n g i nf or m ati o n. We h a v e i n v e sti g at e d i n cr e m e nt al u p d at e s o n t h e s u c ci n ct d at a str u ct ur e sa n d e v al u at e d t h e i n s erti o n l at e n c y of d at a str u ct ur e s t h at h ol d t h e c o m pl et e f or w ar di n g i nf or m ati o n. T h ei n s erti o n l at e n c y w a s m e a s ur e d o n a m a c hi n e e q ui p p e d wit h 1.7 G H z A M D O pt e r o n 6 1 6 4 H E pr o c e s s ora n d 9 6 G B of m e m or y b e c a u s e t h e d at a str u ct ur e s t h at h ol d t h e c o m pl et e i nf or m ati o n h a v e l ar g e m e m or yr e q uir e m e nt s. T h e m e a s ur e d i n s erti o n l at e n c y of t h e fi n g er pri nt- b a s e d h a s h t a bl e i s 1 .9 2 mi cr o s e c o n d s.
3. 3. 2 S c al a bl e P e n di n g I n t e r e s t T a bl e D e si g n
T h e P e n di n g I nt er e st T a bl e ( PI T) i s a n ot h er c or e c o m p o n e nt of t h e N D N ar c hit e ct ur e. S c al a bl e PI T d e si g n i sc h all e n gi n g b e c a u s e it r e q uir e s p er- p a c k et u p d at e s, i n cl u di n g m e m or y writ e o p er ati o n s; a n d t h e e ntir e c o nt e ntn a m e stri n g s ar e st or e d i n t h e PI T, r e q uiri n g m or e m e m or y. H e n c e, hi g h- s p e e d m e m or y d e vi c e s, s u c h a sS R A M a n d R L D R A M, ar e f a v or e d, b ut t h e y h a v e li mit e d c a p a cit y. We h a v e pr o p o s e d t h e fi n g er pri nt- o nl yPI T d e si g n [ 3] t h at st or e s fi n g er pri nt s r at h er t h a n c o nt e nt n a m e stri n g s t o r e d u c e t h e m e m or y r e q uir e m e nt s.T o g u ar a nt e e p a c k et d eli v er y w h e n fi n g er pri nt c olli si o n s o c c ur, w e r el a x t h e I nt er e st a g gr e g ati o n f e at ur e i n
2 7
t h e PI T s o t h at all I nt er e st p a c k et s ar e f or w ar d e d. I n a d diti o n, t h e c olli di n g PI T e ntr y will n ot b e d el et e du ntil it e x pir e s t o pr o vi d e s u ffi ci e nt ti m e f or p ot e nti al D at a p a c k et s t o arri v e. B e c a u s e t h e PI T c a n n otdi ff er e nti at e b et w e e n d u pli c at e I nt er e st r e q u e st s a n d h a s h c olli si o n s, w e pr o p o s e a n et w or k- wi d e s ol uti o n t or e d u c e t h e c h a n c e s of r e c ei vi n g d u pli c at e I nt er e st r e q u e st s i n t h e c or e r o ut er s. I n o ur d e si g n, o nl y c or e r o ut er sst or e t h e fi n g er pri nt s a n d r el a x t h e I nt er e st a g gr e g ati o n f e at ur e. E d g e r o ut er s p erf or m n or m al o p er ati o n sa n d still a g gr e g at e I nt er e st p a c k et s.
e d g e
e d g e
c or e
I: A, A'
D: A, A'
I: B, B'
D: B, B'
I: A, A'D: A, A'
I: B,
B'
D: B,
B'
I: A, A'
D: A, A'
I: B, B'
D: B, B'
( a ) N o r m al O p e r a ti o n
e d g e
e d g e
c or e
I: A, A'
D: A, A'
I: A, A'
D: A, A'
I: A, A'D: A, A'
I: A, A'
D: A,
A'
I: A, A'
D: A, A'
I: A, A'
( b ) D u pli c a t e I nt e r e s t R e q u e s t s
e d g e
e d g e
c or e
I: A, A'
D: A, A'
I: C, A'
D: C, A'
I: A, A'D: A, A'
I: C, A'
D: A,
A'
I: A, A'
D: A, A'
I: C, A'
D: C, A'
D: C,
A'
D: C, A'
fi n g er pri ntn a m e
D at aI nt er e st
t y p e
( c ) Fi n g e r p ri nt C olli si o n s
Fi g ur e 3. 1 2: PI T O p er ati o n s
E s s e nti all y, o ur d e si g n i s b a s e d o n t h e i d e a s t h at st ori n g fi n g er pri nt s s a v e s m e m or y s p a c e, a n d t h at e d g er o ut er s c a n a g gr e g at e m o st d u pli c at e I nt er e st p a c k et s. I n t h e c a s e wit h o nl y o n e c or e r o ut er, t hr e e o p er ati o n alsit u ati o n s ar e s h o w n i n Fi g ur e 3. 1 2: a) N or m al O p e r ati o n, w h er e di ff er e nt I nt er e st n a m e s m a p t o di ff er e ntfi n g er pri nt s, e. g., n a m e A m a p s t o fi n g er pri nt A , a n d n a m e B m a p s t o B . T hi s s c e n ari o o p er at e s t h e s a m ew a y a s wit h st ori n g n a m e stri n g s, a n d i ntr o d u c e s n o tr a ffi c o v er h e a d. b) D u pli c at e I nt er e st R e q u e st s, w hi c har e n ot a g gr e g at e d, i n cr e a si n g tr a ffi c o v er h e a d. If d u pli c at e r e q u e st s arri v e at t h e c or e r o ut er fr o m di ff er e ntf a c e s, t h e fi n g er pri nt st a y s i n t h e PI T l o n g er, i n d u ci n g m e m or y o v er h e a d. c) Fi n g er pri nt C olli si o n s, w h er et w o c o nt e nt n a m e s s h ar e t h e s a m e fi n g er pri nt. T h e t w o c orr e s p o n di n g I nt er e st p a c k et s c o n s u m e o n e PI Te ntr y, r at h er t h a n t w o, r e d u ci n g PI T m e m or y c o n s u m pti o n. B ut t h e c olli di n g PI T e ntr y st a y s l o n g er i n t h ePI T, w hi c h i ntr o d u c e s m e m or y o v er h e a d c o m p ar e d wit h t h e n or m al c a s e. Al s o, b ot h D at a p a c k et s arri v eat b ot h f a c e s, i n d u ci n g d at a tr a ffi c o v er h e a d. T o e v al u at e t h e d e si g n, w e i m pl e m e nt e d it i n s oft w ar e a n da n al y z e d m e m or y a n d n et w or k tr a ffi c o v er h e a d i n t h e c a s e of si n gl e c or e r o ut er s oft w ar e [ 3].
D uri n g t h e f o urt h y e ar, w e r e fi n e d t h e PI T d e si g n t o s u p p ort t h e c a s e wit h m ulti pl e c or e r o ut er s. T h ec h all e n g e wit h m ulti pl e c or e r o ut er s i s t h at e a c h c or e r o ut er k n o w s o nl y l o c al fi n g er pri nt c olli si o n s a n dd o e s n ot h a v e k n o wl e d g e of r e m ot e fi n g er pri nt c olli si o n s, t h u s p a c k et d eli v er y c a n n ot b e g u ar a nt e e d w h e n a nI nt er e st p a c k et h a s a r e m ot e fi n g er pri nt c olli si o n b ut n o l o c al c olli si o n. We h a v e pr o p o s e d a s ol uti o n t o a d dr e s st hi s i s s u e. E a c h d at a p a c k et c arri e s a n a d diti o n al bit t o i n di c at e if it h a s e n c o u nt er e d a n y PI T c olli si o n al o n gt h e p at h. T hi s w a y, r e m ot e fi n g er pri nt c olli si o n i nf or m ati o n i s pr o p a g at e d t o d o w n str e a m r o ut er s. Aft e rr e c ei vi n g r e m ot e c olli si o n i nf or m ati o n, d o w n str e a m r o ut er s m ar k t h e c orr e s p o n di n g PI T e ntri e s a s c olli d e da n d r et ai n t h e m u ntil e x pir ati o n. T hi s a d diti o n al m e c h a ni s m i n cr e a s e s t h e e ff e cti v e fi n g er pri nt c olli si o nr at e s, t h u s i n cr e a si n g m e m or y r e q uir e m e nt s a n d n et w or k tr a ffi c o v er h e a d. We will c o nti n u e t o a n al y z e a n do pti mi z e t h e m e m or y r e q uir e m e nt s a n d n et w or k tr a ffi c o v er h e a d i n t h e m ulti pl e c or e r o ut er c a s e.
We h a v e al s o i n v e sti g at e d i s s u e s wit h s u p p orti n g all pr e fi x m at c hi n g wit h t h e pr o p o s e d PI T d e si g n t h atp erf or m s o nl y e x a ct m at c hi n g wit h fi n g er pri nt s of t h e f ull n a m e s. B e c a u s e e d g e r o ut er s st or e t h e c o m pl et ec o nt e nt n a m e s a n d s u p p ort all pr e fi x m at c hi n g, t h e D at a p a c k et s c a n c arr y a d diti o n al i nf or m ati o n a b o utm at c h e d pr e fi x e s fr o m e d g e r o ut er s t o c or e r o ut er s. Aft er r e c ei vi n g t h e i nf or m ati o n, t h e c or e r o ut er s c a nc o m p ut e t h e c orr e s p o n di n g fi n g er pri nt s a n d c o n s u m e a s m a n y p e n di n g I nt er e st s a s p o s si bl e. A s p art of t h eN D N- N P pr oj e ct, w e will c o nti n u e t o e x pl or e a n d e v al u at e t h e d et ail e d d e si g n.
3. 3. 3 F o r w a r di n g E n gi n e D e v el o p m e n t
T h e b e st w a y t o d e m o n str at e t h e e ffi ci e n c y of t h e pr o p o s e d FI B a n d PI T d e si g n i s t o b uil d a n N D N f or w ar di n ge n gi n e t h at e m pl o y s t h e s e m et h o d s, a n d e v al u at e it s p erf or m a n c e wit h r e al n et w or k tr a ffi c. I m pl e m e nti n gt hi s f or w ar di n g e n gi n e al s o e x pl oit s p erf or m a n c e o pti mi z ati o n o p p ort u niti e s at t h e s y st e m l e v el. We h a v e
2 8
st art e d t o i m pl e m e nt a n N D N f or w ar di n g e n gi n e o n a g e n er al- p ur p o s e m ulti- c or e pl atf or m. T h e f or w ar di n ge n gi n e t a k e s a d v a nt a g e of m e m or y- e ffi ci e nt d at a str u ct ur e s a n d al g orit h m s, p ar all el pr o c e s si n g p o w er i n t h em ulti- c or e pl atf or m, a n d f a st p a c k et I / O fr a m e w or k s s u c h a s n et m a p [ 4] a n d I nt el D P D K [ 5].
T h e N D N f or w ar di n g e n gi n e c o n si st s of fi v e m aj or c o m p o n e nt s: F a st P a c k et I / O, F a c e T a bl e, F or w ar di n gI nf or m ati o n B a s e, P e n di n g I nt er e st T a bl e, a n d C o nt e nt St or e. T h e F a st P a c k et I / O c o m p o n e nt b y p a s s e st h e o p er ati n g s y st e m pr ot o c ol st a c k s o t h at p a c k et s c a n b e e ffi ci e ntl y pr o c e s s e d i n t h e u s er- s p a c e. T h e F a c eT a bl e m a p s a n i nt erf a c e t o a f a c e I D u s e d i nt er n all y i n t h e f or w ar di n g e n gi n e, a n d i s i m pl e m e nt e d a s a h a s ht a bl e. T h e c urr e nt i m pl e m e nt ati o n u s e s M A C a d dr e s s e s a s F a c e T a bl e l o o k u p k e y s, a s t h e f or w ar di n g e n gi n eu p d at e s t h e M A C a d dr e s s e s f or e a c h p a c k et. O ur d e si g n d o e s n ot pr e cl u d e u si n g ot h er i nf or m ati o n, s u c h a sI P + P ort p air s, a s l o o k u p k e y s. T h e FI B s u p p ort s m ulti-t hr e a di n g n at ur all y b e c a u s e it i s m o stl y u s e d f orl o o k u p. T h e PI T a n d C S, w hi c h r e q uir e fr e q u e nt u p d at e s, n e e d s t o b e i m pl e m e nt e d i n a t hr e a d- s af e m a n n er.T h e PI T a n d C S c a n b e i m pl e m e nt e d c e ntr all y a n d s h ar e d b y all t h e c or e s, or i n a di stri b ut e d f a s hi o n w h er ee a c h c or e h a s it s d e di c at e d PI T a n d C S [ 6].
We h a v e i m pl e m e nt e d t h e si n gl e-t hr e a d e d N D N f or w ar di n g e n gi n e b a s e d o n t h e n et m a p fr a m e w or k. A sp art of t h e N D N- N P pr oj e ct, w e will c o nti n u e t o d e v el o p a n d e v al u at e t h e m ulti- c or e f o r w ar di n g e n gi n e.
R ef e r e n c e s
[ 1] “ S c al a bl e N a m e- B a s e d F or w ar di n g: Fr o m Milli o n s t o Billi o n s ”, Ti a n S o n g, H a o w ei Y u a n, B ei c h u a nZ h a n g, a n d P atri c k Cr o wl e y. S u b mitt e d t o I E E E I N F O C O M 2 0 1 5.
[ 2] “ E n h a n ci n g S c al a bl e N a m e- B a s e d F or w ar di n g ”, H a o w ei Y u a n, P atri c k Cr o wl e y, a n d Ti a n S o n g. S u b mit-t e d t o I E E E I N F O C O M 2 0 1 5.
[ 3] “ S c al a bl e P e n di n g I nt er e st T a bl e D ei s g n: Fr o m Pri n ci pl e s t o Pr a cti c e ”, H a o w ei Y u a n a n d P atri c k Cr o wl e y.I n I E E E I N F O C O M 2 0 1 4.
[ 4] “ n et m a p: A N o v el Fr a m e w or k f or F a st P a c k et I / O ”, L ui gi Ri z z o. I n U S E NI X A T C’ 1 2.
[ 5] “I nt el D P D K: D at a Pl a n e D e v el o p m e nt Kit ”, htt p: / / w w w. d p d k. or g.
[ 6] “ N a m e d D at a N et w or ki n g o n A R o ut er: F a st a n d D o S- R e si st a nt F or w ar di n g wit h H a s h T a bl e s ”, W o nS o, A s h o k N ar a y a n a n, a n d D a vi d Or a n. I n A N C S 2 0 1 3.
2 9
3. 4 S e c u ri t y
C o n t ri b u t o r sP I s . . . . . . . . . . . . . . . V a n J a c o b s o n ( U C L A ), C h ri s t o s P a p a d o p o ul o s ( C S U ), Li xi a Z h a n g ( U C L A )
G r a d S t u d e n t s . . S t e v e n Di B e n e d e t t o ( C S U ), Yi n g di Y u ( U C L A )
S t a ff . . . . . . . . . . . . . U C L A P o s t d o c s: Al a x e n d a r Af a n a s y e v
Sec
urit
y Li
brar
y
K e y C h ai n
Tr u st e d Pl atf or m M o d ul e ( T P M)
Pri v at e k e y
Pri v at e k e y
Pri v at e k e y
Pri v at e k e y
Pri v at e k e y
P u bli c- k e y I nf o B a s e ( PI B)
I d e ntit y I d e ntit y ...
P u bli c k e y
P u bli c k e y
...
P u bli c k e y
...
C erti fi c at e
C erti fi c at e
C erti fi c at e
C erti fi c at e
C erti fi c at e
C erti fi c at e
C erti fi c at e
V ali d at or
PI B I nt erf a c e
V ali d ati o n P oli c y
T P M I nt erf a c e
I nt er e st s/ D at a E x c h a n g e S y st e m- pr o vi d e d c h a n n el
Si g ni n g P oli c y
K e y C h ai n:: si g n( p a c k et) V ali d at or:: v ali d at e( p a c k et)
Tr u st A n c h or s
Fi g u r e 3. 1 3: Fr a m e w or k of s e c u rit y li b r ar y.
T h e i m pl e m e nt ati o n s of s o m e e arl yN D N a p pli c ati o n s u s e d d ef a ult k e y sst or e d i n a fil e t o si g n d at a, a n d eit h erp erf or m e d d at a v eri fi c ati o n t h e m s el v e s orot h er wi s e s ki p p e d it e nti r el y. O v er t h ep a st y e ar w e b uilt a n e x p eri m e nt al s e c u-rit y li b r ar y t o f a cilit at e t h e d e v el o p m e ntof s e c u r e a p pli c ati o n s.
3. 4. 1 S e c u ri t y Li b r a r y
O ur e x p eri m e nt al s e c u rit y li b r ar y ( Fi g-u r e 3. 1 3) p r o vi d e s s u p p ort f or e ffi ci e ntsi g ni n g a n d v ali d ati o n of p a c k et s, s o t h ata p pli c ati o n d e v el o p er s d o n ot h a v e t oh a n dl e s e c u rit y o p er ati o n s b y t h e m s el v e s.T h e li b r ar y al s o i n cl u d e s c o n fi g ur ati o nfil e s t h at g ui d e d e v el o p er s t o w ar d b e stp r a cti c e s. N D N a p pli c ati o n s t h at u s et h e s e c u rit y li b r ar y s u p p ort i n cl u d e N F D,N L S R, C h r o n o C h at, a n d a t o ol s et f ort e st b e d c erti fi c at e d e pl o y m e nt. T h e r ef-er e n c e i m pl e m e nt ati o n f or t h e s e c u rit y li b r ar y i s p art of n d n- c x x . S u p p ort f or p ri m ar y a n d st a bl e f e at u r e si s al s o i n cl u d e d i n N D N- C C L .
K e y M a n a g e m e n t
S e c T p m
g e n er at e K e y(); d el et e K e y(); si g n(); s et A cl(); ...
S e c T p m O s x S e c T p m Fil e ...
A p pli c ati o n s
S e c urit y Li br ar y I nt erf a c e
Fi g u r e 3. 1 4: T h e T P M I nt erf a c e s i n t h e s e c u rit y li-b r a r y.
P r o t e c t p ri v a t e k e y s O n e of t h e p ri m ar y g o al sf or t h e s e c u rit y li b r ar y i s t h e a bilit y t o m a n a g e k e y so n a l o c al h o st, w hi c h r e q ui r e s hi di n g p ri v at e k e yo p er ati o n s, e. g., a c c e s s c o nt r ol a n d p a c k et si g ni n g,f r o m a p pli c ati o n s. T h e ol d A PI li b r ar y st or e d p ri-v at e k e y s i n a fil e e n cr y pt e d wit h a p a s s w or d, w hi c hh a d t h r e e d r a w b a c k s: ( 1) a p pli c ati o n s m u st m ai n-t ai n a m a p pi n g f r o m k e y n a m e t o fil e n a m e; ( 2) a p-pli c ati o n s m u st e x pli citl y h a n dl e p a s s w or d s f or k e yd e cr y pti o n; a n d ( 3) p ri v at e k e y s ar e e x p o s e d t o a p-pli c ati o n s, m a ki n g t h e m v ul n er a bl e t o c o m p r o mi s e s.We i nt r o d u c e d t h e Tr u st e d Pl atf or m M o d ul e ( T P M)i nt o t h e s e c u rit y li b r ar y t o a d d r e s s t h e s e p r o bl e m s.
T h e s y st e m- p r o vi d e d T P M s er vi c e ( e. g., K e y-C h ai n i n M a c O S X) st or e s pri v at e k e y s s e c ur el y,a n d p e rf or m s all k e y-r el at e d o p er ati o n s a s a bl a c kb o x. T h e s e c u rit y li b r ar y p r o vi d e s a n N D N-f ri e n dl y
3 0
N F D
Pri K e y 1
Pri K e y 2
P u b K e y 1
P u b K e y 2
...
Pri K e y 3
Pri K e y 4
P u b K e y 3
P u b K e y 4
PI B T P M 1
T P M 2
A p p 1
A p p 2
API 1
A p p N
A p p 3
API 2
A p p sPI B pr ot o c ol
Fi g ur e 3. 1 5: S er vi n g p u bli c k e y i nf or m ati o nt hr o u g h PI B pr ot o c ol t o a p pli c ati o n s u si n g dif-f er e nt A PI li br ari e s.
C erti fi c at e C erti fi c at e C erti fi c at e C erti fi c at e C erti fi c at e C erti fi c at e
P u bli c k e y P u bli c k e y P u bli c k e y
I d e ntit yI d e ntit y
D ef a ult
Fi g ur e 3. 1 6: Or g a ni z ati o n of p u bli c k e y i nf o i nPI B.
i nt erf a c e t o t h e T P M s er vi c e, s o t h at a p pli c ati o n s o nl y n e e d t o s p e cif y t h e n a m e of t h e si g ni n g k e y a n d t h ep a c k et t o si g n, a n d t h e T P M s er vi c e will r et ur n t h e a p pr o pri at e si g n at ur e a c c or di n g t o t h e si g ni n g al g o-rit h m of t h e k e y. T h e s y st e m- pr o vi d e d T P M s er vi c e al s o pr o vi d e s a p pli c ati o n-l e v el a c c e s s c o ntr ol, s o t h ata p pli c ati o n d e v el o p er s d o n ot n e e d t o h a n dl e p a s s w or d s dir e ctl y.
F or t h e M a c O S X s y st e m, w e pr o vi d e d a r ef er e n c e T P M i nt erf a c e S e c T p m Os x i n t h e s e c urit y li br ar yt o utili z e O S X’ s T P M s er vi c e. F or ot h er s y st e m s l a c ki n g t h e T P M s er vi c e, t h e s e c urit y li br ar y pr o vi d e sa b uilt-i n fil e- b a s e d p s e u d o T P M S e c T p m Fil e . Si n c e t h e fil e- b a s e d T P M i s a li g ht w ei g ht pl a c e h ol d er f or ar e al T P M, it si m pl y r eli e s o n fil e s y st e m p er mi s si o n (r at h er t h a n p a s s w or d s) t o pr o vi d e b a si c u s er-fri e n dl ypr ot e cti o n t o pri v at e k e y s.
A n ot h er d e si g n g o al of t h e T P M i nt erf a c e i s t o d e c o u pl e t h e T P M i m pl e m e nt ati o n fr o m t h e a p pli c ati o npr o gr a m mi n g i nt erf a c e ( A PI), s o t h at a p pli c ati o n s o n di ff er e nt pl atf or m s d o n ot h a v e t o k n o w d et ail s of t h eu n d erl yi n g T P M. T h e T P M i nt erf a c e e n a bl e s r e s e ar c h er s t o c o ntri b ut e t o t h e s e c urit y li br ar y b y m a ki n gt h eir o w n T P M i m pl e m e nt ati o n ( Fi g ur e 3. 1 4).
S h a ri n g p u bli c k e y i nf o r m a ti o n N D N a p pli c ati o n s o n a l o c al h o st m a y h a v e s h ar e d a c c e s s t o c ert ai nk e y s a n d t h eir m et a- d at a, e. g., i d e ntiti e s r e pr e s e nt e d b y k e y s, c orr e s p o n di n g c erti fi c at e n a m e s t o p ut i nK e y L o c at or fi el d s of p a c k et s. T hi s i nf or m ati o n c a n h el p a p pli c ati o n s d e ci d e w hi c h si g ni n g k e y t o u s e, t h u sf a cilit ati n g a ut o m at e d si g ni n g. T o s h ar e t hi s i nf or m ati o n wit hi n a l o c al h o st, e s p e ci all y a m o n g a p pli c ati o n sd e v el o p e d i n di ff er e nt pr o gr a mi n g l a n g u a g e s. w e cr e at e d a P u bli c- k e y I nf o r m ati o n B a s e ( PI B ) s e r vi c e t h atall o w s a p pli c ati o n s t o q u er y st or e d i nf or m ati o n t hr o u g h N D N I nt er e st / D at a e x c h a n g e s. O ur PI B q u er ypr ot o c ol [ 1] f a cilit at e s d e v el o p m e nt of li br ari e s i n di ff er e nt l a n g u a g e ( Fi g ur e 3. 1 5). T h e PI B m ai nt ai n s alli nf or m ati o n a b o ut a k e y, i n cl u di n g i d e ntit y it r e pr e s e nt s, t h e k e y n a m e t h at u ni q u el y i d e nti fi e s it, cr y pt oal g orit h m s of t h e k e y, c erti fi c at e s i s s u e d b y di ff er e nt p arti e s, et c. E a c h i d e ntit y h a s a d ef a ult k e y, a n d e a c hk e y h a s a d ef a ult c erti fi c at e ( Fi g ur e 3. 1 6). T h e PI B si m pli fi e s t h e si g ni n g i nt erf a c e b e c a u s e a p pli c ati o n so nl y n e e d t o k n o w t h e n a m e of t h e si g ni n g i d e ntit y, a n d c a n l e a v e k e y a n d c erti fi c at e r e s ol uti o n t o t h e PI Bs er vi c e. D e c o u pli n g i d e ntit y fr o m e x a ct k e y / c erti fi c at e i s o ur fir st st e p t o w ar d a ut o m at e d si g ni n g. It all o w sa p pli c ati o n d e v el o p er s t o e x pr e s s si g ni n g p oli c y i n t er m s of tr u st r el ati o n s hi p s b et w e e n i d e ntiti e s; b a s e d o nt h e s e si g ni n g p oli ci e s, t h e s e c urit y li br ar y c a n a ut o m ati c all y d et er mi n e t h e si g ni n g i d e ntit y. T h u s t h e li br ar yc a n d et er mi n e t h e si g ni n g k e y fr o m t h e n a m e of t h e p a c k et t o b e si g n e d.
V ali d a ti o n Fr a m e w o r k
P u bli c k e y c e r ti fi c a t e f o r m a t. T hi s y e ar w e d e fi n e d a n e w p u bli c k e y c e rti fi c at e f or m at [ 4], w hi c hpr e s er v e s all r e q uir e d fi el d s of t h e X. 5 0 9 c erti fi c at e b ut all o w s r e s e ar c h er s t o e xt e n d t h e u s a g e of c erti fi c at e s.
3 1
U nli k e t h e ol d c erti fi c at e f or m at [ 5], t h e n e w f or m at e n a bl e s a c erti fi c at e t o c arr y all i nf or m ati o n i n a si n gl ed at a p a c k et, f a cilit ati n g c erti fi c at e f et c hi n g f or p a c k et v ali d ati o n.
G e n e r ali z e d v ali d a ti o n p r o c e s s P a c k et v ali d ati o n i n v ol v e s s e v er al pr o c e d ur e s, e. g., p oli c y c h e c ki n g,v ali dit y p eri o d c h e c ki n g, a n d si g n at ur e v eri fi c ati o n. All a p pli c ati o n s u s e s o m e of t h e s e pr o c e d ur e s. A st a n d ar de xt e n si bl e p a c k et v ali d ati o n fr a m e w or k c a n all o w r e s e ar c h er s a n d d e v el o p er s t o f o c u s o n d e si g ni n g tr u stm o d el s r at h er t h a n i m pl e m e nt ati o n d et ail s. T hi s y e ar w e i n v e sti g at e d c o m m o n aliti e s of p a c k et v ali d ati o ni n N D N a p pli c ati o n s, a n d d e fi n e d a p a c k et v ali d ati o n fr a m e w or k ( Fi g ur e 3. 1 7). T h e fr a m e w or k pr o vi d e s ap oli c y m o d ul e a n d h o o k s f or d e v el o p er s t o e xt e n d t h e v ali d ati o n pr o c e s s. I n t h e p oli c y m o d ul e, o n e c a ns p e cif y r ul e s t h at a p a c k et s h o ul d o b e y u si n g t h e p oli c y l a n g u a g e d e s cri b e d b el o w.
T hr e e h o o k s ar e l o c at e d: 1) b ef or e f et c hi n g a k e y, 2) aft er f et c hi n g a k e y, a n d 3) aft er a c erti fi c at e i sv ali d at e d. T h e fir st t w o h o o k s c a n b e u s e d t o e xt e n d t h e k e y f et c hi n g pr o c e s s, all o wi n g d e v el o p er s t o f et c hk e y s i n di ff er e nt f a s hi o n s. T h e l a st h o o k s c a n b e u s e d t o e xt e n d t h e k e y a ut h e nti c ati o n ( e. g., s o m e tr u stm o d el m a y r e q uir e m or e t h a n o n e v ali d c erti fi c at e t o a ut h e nti c at e a k e y). We h a v e i n cl u d e d t hi s fr a m e w or ki n t h e m o st r e c e ntl y r el e a s e d c o d e b a s e.
C o m pl y wit h p oli c y ?
F et c h t h e k e y
V ali d ati o n f ail ur e
I s si g ni n g k e y a ut h e nti c at e d ?
I s si g n at ur e v eri fi e d ?
N o
N o
Y e s
Y e s
F et c h si g ni n g k e y b ef or e ?
N o
Y e s
N o
V ali d at e d
Y e s
K e y r e c ei v e d
I nt er e st f or k e y s e nt
P a c k et s u p pli e d
V ali d K e y c all b a c k
V ali d P a c k et c all b a c k
H o o k
Fi g ur e 3. 1 7: Pr o c e s si n g fl o w i n t h e v ali d ati o n fr a m e-w or k.
P oli c y l a n g u a g e Alt h o u g h m a n y v ali d ati o n pr o-c e d ur e s ar e c o m m o n a cr o s s a p pli c ati o n s, tr u st m o d-el s a n d i m pl e m e nt ati o n s v ar y. T o s a v e r e s e ar c h er sa n d d e v el o p er s t h e e ff ort of i m pl e m e nti n g t h eir tr u stm o d el, w e d e fi n e d a p oli c y l a n g u a g e t o all o w e x-pr e s si o n of a tr u st m o d el vi a c o n fi g ur ati o n [ 2]. T h ec o n fi g ur ati o n c o n si st s of a s et of r ul e s t h at a p a c k ets h o ul d o b e y, e. g., t h e r el ati o n s hi p b et w e e n a d at ap a c k et n a m e, si g ni n g k e y n a m e, a n d t y p e of p a c k etsi g n at ur e. T o d e s cri b e t h e r el ati o n s hi p b et w e e n ap a c k et n a m e a n d t h e si g ni n g k e y n a m e, w e d e fi n e d“ N a m e P att er n ” [ 3] t o e xtr a ct n a m e c o m p o n e nt s t ou s e i n n a m e m at c hi n g. T h e p oli c y l a n g u a g e al s os u p p ort s all si g n at ur e t y p e s d e fi n e d i n t h e N D NT L V s p e ci fi c ati o n, a n d all o w s u s er s t o s p e cif y tr u sta n c h or m a n a g e m e nt m o d el s. F or e x a m pl e, u s er s c a ns p e cif y t h e k e y bit s or fil e p at h of a tr u st e d k e y,a n d / or s p e cif y a tr u st a n c h or dir e ct or y a n d h a v e ap oli c y m o d ul e p eri o di c all y u p d at e tr u st a n c h or s i nt h at dir e ct or y, t o s u p p ort tr u st a n c h or r oll o v er. Fi-n all y, t h e s e c urit y li br ar y pr o vi d e s a p oli c y p ar s ert o c o n v ert l o gi c i nt o p oli c y l a n g u a g e f or u s e i n t hi s
fr a m e w or k.
3. 4. 2 T e s t b e d C e r ti fi c a t e D e pl o y m e n t
We b uilt a t e st b e d c erti fi c at e m a n a g e m e nt s y st e m t o h el p t e st b e d u s er s e a sil y a n d s e c ur el y o bt ai n p u bli c k e yc erti fi c at e s. T hi s s y st e m a s s u m e s a hi er ar c hi c al tr u st m o d el, t h u s it all o w s N D N sit e o p er at or s t o a p pl y f or ap u bli c k e y c erti fi c at e s f or t h eir o w n sit e. Wit h t h eir sit e c erti fi c at e, o p e r at or s c a n i s s u e p u bli c k e y c erti fi c at e st o u s er s at t h eir sit e. T h e s y st e m pr o vi d e s a w e b i nt erf a c e f or sit e o p er at or s a n d u s er s t o s u b mit r e q u e st s f orp u bli c k e y c erti fi c at e s, a ut h e nti c at e r e q u e st er i d e ntiti e s vi a e m ail e x c h a n g e, a n d t h e n a ut o m ati c all y d et er mi n et h e n a m e s p a c e all o c at e d t o t h e u s er a n d pr o vi d e i n str u cti o n s f or t h e u s er t o g e n er at e a p u bli c k e y c erti fi c at esi g ni n g r e q u e st. T h e s y st e m al s o n oti fi e s a sit e o p er at or w h e n it r e c ei v e s a si g ni n g r e q u e st f or a c erti fi c at eb el o n gi n g t o it s sit e. If t h e o p er at or a p pr o v e s t h e r e q u e st, t h e s y st e m pr o vi d e a n a ut o m ati o n t o ol t o h el pt h e o p er at or i s s u e, p u bli s h, a n d n otif y t h e r e q u e st or of it s n e w c erti fi c at e. T hi s c erti fi c ati o n s y st e m h a s b e e nd e pl o y e d o v er t h e N D N t e st b e d ( h t t p : / / r e d m i n e . n a m e d - d a t a . n e t / p r o j e c t s / n f d / w i k i / N d n c e r t ).
3 2
3. 4. 3 W e b- of- Tr u s t
S o m e N D N a p pli c ati o n s r u n b et w e e n e ntiti e s t h at all b el o n g t o a hi er ar c hi c all y str u ct ur e d n a m e s p a c e, a n dw e h a v e e x p eri m e nt e d wit h a tr u st m o d el t h at stri ctl y f oll o w s t h eir n a mi n g hi er ar c h y. T h er e ar e ot h era p pli c ati o n s w h e r e t h e e ntiti e s ar e n ot u n d e r t h e s a m e hi er ar c hi c al n a m e s p a c e, t h u s a hi er ar c hi c al tr u stm o d el d o e s n ot a p pl y w ell. F or e x a m pl e, i n C hr o n o C h at, c h atr o o m u s er s m a y c o m e fr o m a n y w h er e a n dt h eir n a m e s d o n ot s h ar e a c o m m o n pr e fi x, a n d t h e pr e vi o u s C hr o n o C h at i m pl e m e nt ati o n c o ul d n ot e nf or c ea n y m e m b er s hi p c o ntr ol i n a c h atr o o m. S u c h di stri b ut e d a p pli c ati o n s m u st m a n a g e tr u st i n a di stri b ut e dw a y. T hi s y e ar w e e x pl or e d a We b- of- Tr u st e n d or s e m e nt m o d el t o s ol v e t hi s pr o bl e m b y u si n g C hr o n o C h at [ 6]a s a t e st c a s e. A u s er i n a c h atr o o m e x pr e s s e s tr u st i n a n ot h er u s er vi a a n e n d or s e m e nt, w hi c h a s s o ci at e st h e e n d or s e e’ s p u bli c k e y wit h a tr u st s c o p e e x pr e s s e d i n a n N D N n a m e.
Wit h t h e e n d or s e m e nt- b a s e d m e c h a ni s m, a n e w u s er c a n j oi n a c h atr o o m wit h a m e m b e r s hi p e n d or s e m e nt(i n vit ati o n) fr o m a n e xi sti n g m e m b er i n t h e c h atr o o m. T h e n e w u s er r e s p o n d s b y e n d or si n g t h e m e m b er s hi pof it s i n vit er, i n or d er t o d eri v e t h e m e m b er s hi p of ot h er u s er s t hr o u g h t h e i n vit er. A u s er c a n st a y i n ac h atr o o m a s l o n g a s at l e a st o n e e xi sti n g m e m b er still e n d or s e s hi s m e m b er s hi p; u s er s wit h m or e e n d or s e m e nt sar e m or e u nli k el y t o b e r e m o v e d fr o m a c h atr o o m. M e m b er s hi p e n d or s e m e nt s c o n stit ut e a gr a p h t h ati nt er c o n n e ct s c h atr o o m m e m b e r s, a n d bi- dir e cti o n al m e m b er s hi p e n d or s e m e nt s all o w u s er s t o d eri v e tr u st i nm e m b er s hi p fr o m t h eir o w n tr u st a n c h or s (i n vit er s), r e m o vi n g t h e n e e d f or a t hir d- p art y tr u st a n c h or. Fi n all y,u nli k e tr a diti o n al W o T s y st e m s, w hi c h st or e c erti fi c at e s a n d r e v o c ati o n s at c e ntr ali z e d s er v er s, C hr o n o C h atu s e s it s b uilt-i n s y n c hr o ni z ati o n m e c h a ni s m, C hr o n o S y n c, t o di stri b ut e a n d r e v o k e e n d or s e m e nt s, eli mi n ati n ga n y t hir d- p art y d e p e n d e n c y. T hi s e n d or s e m e nt- b a s e d tr u st m o d el h a s b e e n i m pl e m e nt e d i n t h e l at e st v e r si o nof C hr o n o C h at.
3. 4. 4 C o n t e n t P oi s o ni n g Mi ti g a ti o n
M ali ci o u s o bj e ct s n a m e d i d e nti c all y t o l e giti m at e o n e s c a n sl o w or e v e n pr e v e nt d e sir e d c o nt e nt r etri e v al.C o n s u m er s c a n d et e ct p oi s o ni n g of c a c h e s b y v erif yi n g t h e si g n at ur e o n e a c h o bj e ct, b ut t h e y h a v e li mit e da bilit y t o e v a d e s u c h p oi s o ni n g att a c k s, b e c a u s e I nt er e st s d e s cri b e d e sir e d c o nt e nt r at h er t h a n w h er e t or etri e v e it. R o ut er s c a n n ot s c al a bl y r etri e v e k e y s a n d v erif y si g n at ur e s t o d et e ct p oi s o n e d c o nt e nt o bj e ct s.We d e si g n e d a miti g ati o n s y st e m t h at e n a bl e s c o n s u m er s t o r e p ort p oi s o n e d c o nt e nt t o t h eir i m m e di at eu p str e a m n o d e s. If t h e n o d e c a n c o n fir m t h e r e p ort, it c a n tr y alt er n at e f or w ar di n g p at h s, a s w ell a spr o p a g at e t h e i nf or m ati o n f urt h e r u p str e a m. T h e pr o p a g ati o n e n a bl e s t h e n et w or k t o p ur g e c a c h e d c o pi e s,a n d ulti m at el y e vi ct t h e m ali ci o u s s o ur c e fr o m t h e p at h. T o pr e v e nt h ar m fr o m f al s e r e p ort s, o ur s y st e mr e q uir e s ori gi n at or s of r e p ort s t o cr y pt o gr a p hi c all y a ut h e nti c at e t h e m, alt h o u g h r o ut er s m a y w hit eli st w ell-b e h a v e d d o w n str e a m n o d e s.
R ef e r e n c e s
[ 1] “ P u bli c- k e y I nf or m ati o n S er vi c e ”, h t t p : / / r e d m i n e . n a m e d - d a t a . n e t / p r o j e c t s / n d n - c x x / w i k i /P u b l i c K e y _ I n f o _ B a s e .
[ 2] “ Tr u st P oli c y L a n g u a g e “, h t t p : / / r e d m i n e . n a m e d - d a t a . n e t / p r o j e c t s / n d n - c x x / w i k i /C o m m a n d V a l i d a t o r C o n f .
[ 3] “ N a m e P att er n “, h t t p : / / r e d m i n e . n a m e d - d a t a . n e t / p r o j e c t s / n d n - c x x / w i k i / R e g e x .
[ 4] “ P u bli c K e y C e rti fi c at e F or m at “, h t t p : / / r e d m i n e . n a m e d - d a t a . n e t / p r o j e c t s / n d n - c x x / w i k i /C e r t i f i c a t e .
[ 5] “ D e pl o yi n g K e y M a n a g e m e nt o n N D N Te st b e d “, C h a o yi Bi a n, Z h e n k ai Z h u, Al e x a n d er Af a n a s y e v, Er si nU z u n, a n d Li xi a Z h a n g. N D N, Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 0 9.
[ 6] “ A n E n d or s e m e nt- b a s e d K e y M a n a g e m e nt S y st e m f or D e c e ntr ali z e d N D N C h at A p pli c ati o n “, Yi n g diY u, Al e x a n d er Af a n a s y e v, Z h e n k ai Z h u, a n d Li xi a Z h a n g. N D N, Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 2 3.
3 3
3. 5 F u n d a m e n t al t h e o r y f o r N D N
C o n t ri b u t o r sP I s . . . . . . . . . . . . . . . E d m u n d Ye h ( N o r t h e a s t e r n )
G r a d S t u d e n t s . . Mil a d M a h di a n, F a n g xi a n g W a n g, R a n Li u ( N o r t h e a s t e r n )
U n d e r g r a d s . . . . . . K yl e D u m o nt, S e a n K e r r ( N o r t h e a s t e r n )
S t a ff . . . . . . . . . . . . . P o s t d o c: Yi n g C ui ( N o r t h e a s t e r n )
3. 5. 1 O b j e c ti v e s
T h e b a si c o bj e cti v e of t h e t h e or y m o d ul e of t h e N D N pr oj e ct i s t o st art t h e d e v el o p m e nt of a f u n d a m e nt alt h e or y f or N D N n et w or k s, w hi c h pr o p erl y i n c or p or at e s t h e r ol e of c a c hi n g. Si n c e t h e a p pr o a c h of N D N t on et w or ki n g i s f u n d a m e nt all y di ff er e nt fr o m tr a diti o n al c o n n e cti o n- b a s e d a p pr o a c h e s, c ert ai n b a si c a s s u m p-ti o n s m u st b e r e c o n si d er e d. A s a fir st st e p, t h e r el e v a nt n et w or k p erf or m a n c e m etri c s s h o ul d b e r e d e fi n e d.I n st e a d of s e e ki n g t o m a xi mi z e s o ur c e- d e sti n ati o n c o m m u ni c ati o n r at e s, w e f o c u s o n m a xi mi zi n g t h e t ot ala m o u nt of i nf or m ati o n s ati s fi e d p er u nit ti m e f or t h e i nt er e st s o ur c e s ( n o d e s g e n er ati n g i nt er e st p a c k et s)wit hi n t h e n et w or k. A s a n i niti al e sti m at e, t hi s c a n b e c a pt ur e d b y t h e t ot al c o n s u m e d bit r at e, i. e., t h et ot al bit r at e arri vi n g at n o d e s r e q u e sti n g c o nt e nt.
A t h e or y f or N D N m u st c a pt ur e t h e e s s e nti al tr a d e o ff b et w e e n wir e s a n d st or a g e i n o pti mi zi n g c o m m u ni-c ati o n p erf or m a n c e. Gi v e n a n a p pr o pri at e p erf or m a n c e m etri c, w e p o s e t h e f oll o wi n g f u n d a m e nt al q u e sti o n sa s i n cl a s si c al i nf or m ati o n t h e or y: f or a gi v e n s et of li n k c a p a citi e s, st or a g e c a p a citi e s, i nt er e st a n d d at ag e n er ati o n r at e s, w h at ar e t h e a c hi e v a bl e c a p a cit y r e gi o n a n d c o m pl e xit y c o st s f or f e a si bl e j oi nt r o uti n g,f or w ar di n g, s c h e d uli n g, c a c hi n g a n d c o di n g s c h e m e s ? I niti al N D N i m pl e m e nt ati o n s yi el d a c hi e v a bl e s c h e m e sc orr e s p o n di n g t o s u b s et s of t h e c a p a cit y r e gi o n. O ur l o n g-t er m g o al i s t o c h ar a ct eri z e t h e e ntir e r e gi o n.
G ui d e d b y t h e p erf or m a n c e of t h e s e al g orit h m s a n d c o m bi ni n g wit h a p pr o pri at e p erf or m a n c e b o u n d s,w e s e e k t o c h ar a ct eri z e t h e m a cr o s c o pi c s c ali n g l a w s g o v er ni n g N D N n et w or k c a p a cit y, i n a m a n n er si mil art o [ 1]. T hi s pr o vi d e s a u s ef ul st arti n g p oi nt f or st u d yi n g t h e s c al a bilit y of t h e N D N ar c hit e ct ur e. N e xt, w ewill i n c or p or at e i s s u e s b e y o n d n et w or k c a p a cit y, s u c h a s l at e n c y a n d f air n e s s. N ot all p oi nt s i n t h e n et w or kc a p a cit y r e gi o n ar e e q u all y d e sir a bl e, a n d w e will i n v e sti g at e n et w or k m a n a g e m e nt p oli ci e s w hi c h a c hi e v ea gi v e n s et of p erf or m a n c e o bj e cti v e s i n t h e o pti m al m a n n er. T h e s e o pti m al p oli ci e s ar e e x p e ct e d t o di ff ersi g ni fi c a ntl y fr o m t h o s e e st a bli s h e d i n t h e cl a s si c al n et w or k t h e or y lit er at ur e.
3. 5. 2 P r o g r e s s f o r T h e o r y A c ti vi ti e s
J oi n t F o r w a r di n g a n d C a c hi n g f o r N D N
We h a v e c o nti n u e d pr o gr e s s i n d e v el o pi n g o pti m al d y n a mi c f or w ar di n g a n d c a c hi n g al g orit h m s f or m a xi mi zi n gt ot al c o n s u m e d bit r at e i n a n N D N n et w or k. A s s u mi n g t h e pr e v al e n c e of c a c h e s, w e s e e k t o o pti m all y utili z eb ot h b a n d wi dt h a n d st or a g e f or e ffi ci e nt c o nt e nt di stri b uti o n. T hi s hi g hli g ht s t h e n e e d f or j oi nt d e si g n oftr a ffi c e n gi n e eri n g a n d c a c hi n g str at e gi e s, i n or d er t o o pti mi z e n et w or k p erf or m a n c e gi v e n c urr e nt a n d f ut ur etr a ffi c d e m a n d s. U nli k e m a n y e xi sti n g w or k s o n c e ntr ali z e d al g orit h m s f or st ati c c a c hi n g, o ur g o al i s t od e v el o p di stri b ut e d, d y n a mi c al g orit h m s t h at c a n a d dr e s s c a c hi n g a n d f or w ar di n g u n d er c h a n gi n g c o nt e nt,u s er d e m a n d s, a n d n et w or k c o n diti o n s.
T o a d dr e s s t hi s f u n d a m e nt al pr o bl e m, w e h a v e i ntr o d u c e d t h e VI P f r a m e w o r k f or t h e d e si g n of hi g hp erf or mi n g N D N n et w or k s [ 4]. T h e VI P fr a m e w or k r eli e s o n t h e n e w d e vi c e of Virt u al I nt er e st P a c k et s( VI P s), w hi c h c a pt ur e s t h e m e a s ur e d d e m a n d f or t h e r e s p e cti v e d at a o bj e ct s i n t h e n et w or k. T h e c e ntr ali d e a of t h e VI P fr a m e w or k i s t o e m pl o y a vi rt u al c o ntr ol pl a n e w hi c h o p er at e s o n VI P s, a n d a n a ct u al pl a n ew hi c h h a n dl e s I P s a n d D P s. Wit hi n t h e virt u al pl a n e, w e d e v el o p c o ntr ol al g orit h m s o p er ati n g o n VI P s,ai m e d at yi el di n g d e sir a bl e p erf or m a n c e i n t er m s of n et w or k m etri c s of c o n c er n. T h e fl o w r at e s a n d q u e u el e n gt h s of t h e VI P s r e s ulti n g fr o m t h e c o ntr ol al g orit h m i n t h e virt u al pl a n e ar e t h e n u s e d t o s p e cif y t h ef or w ar di n g a n d c a c hi n g p oli ci e s i n t h e a ct u al pl a n e.
3 4
T o ill u str at e t h e utilit y of t h e VI P fr a m e w or k, w e h a v e d e v el o p e d t w o i n st a nti ati o n s of t h e fr a m e w or k,c all e d Al g orit h m s 1 a n d 2, w hi c h b ot h u s e t h e VI P c o u nt a s a m etri c f o r d et er mi ni n g b ot h t h e f or w ar di n g a n dc a c hi n g al g orit h m s. We h a v e d et er mi n e d t h e VI P n et w or k st a bilit y r e gi o n, t h e s et of all I P arri v al r at e s t h atc a n b e s ati s fi e d b y s o m e f e a si bl e f or w ar di n g a n d c a c hi n g p oli c y i n a n N D N n et w or k. We h a v e pr o v e d t h att h e f or w ar di n g / c a c hi n g p oli c y i n Al g orit h m 1 i s t hr o u g h p ut o pti m al, i n t h e s e n s e of a d a pti v el y m a xi mi zi n gt h e VI P t hr o u g h p ut, a n d t h er ef or e t h e u s er d e m a n d r at e s ati s fi e d b y a n N D N n et w or k. We h a v e s h o w n t h atAl g orit h m 2 a c hi e v e s n ot o nl y l o a d b al a n ci n g b ut al s o st a bl e c a c hi n g c o n fi g ur ati o n s. We h a v e r u n n u m eri c ale x p eri m e nt s t o c o m p ar e t h e j oi nt c a c hi n g-f or w ar di n g VI P al g orit h m ( Al g orit h m 2) a g ai n st s e v er al b a s eli n er o uti n g a n d c a c hi n g p oli ci e s. R e s ult s s h o w c o n cl u si v el y t h at t h e VI P j oi nt f or w ar di n g / c a c hi n g al g orit h m h a ssi g ni fi c a ntl y i m pr o v e d p erf or m a n c e i n t er m s of u s er d el a y a n d t h e r at e of c a c h e hit s [ 4].
T h r o u g h p u t a n d D el a y S c ali n g f o r N D N Wi r el e s s N e t w o r k s
We h a v e c o m pl et e d o ur i n v e sti g ati o n of t hr o u g h p ut a n d d el a y s c ali n g l a w s f or i nf or m ati o n- c e ntri c wir el e s sn et w or k s wit h n o d e s ar e u nif or ml y di stri b ut e d at r a n d o m i n t h e n et w or k ar e a. E a c h n o d e h a s a li mit e d-c a p a cit y C o nt e nt St or e, w hi c h it u s e s t o c a c h e c o nt e nt s. We c o n si d er e d a c o nt e nt- c e ntri c tr a ffi c m o d elwit h a g e n e r al c o nt e nt p o p ul arit y di stri b uti o n, w h er e u s er s l e v er a g e m ulti h o p c o m m u ni c ati o n t o r etri e v et h e r e q u e st e d c o nt e nt fr o m t h e cl o s e st c a c h e. We d eri v e d t h e t hr o u g h p ut- d el a y tr a d e o ff of t h e pr o p o s e dn et w or k p ar a di g m f or a g e n er al c o nt e nt p o p ul arit y di stri b uti o n, a n d s ol v e d t h e pr o bl e m of j oi nt o pti mi z a-ti o n of c a c hi n g a n d f or w ar di n g str at e gi e s. We e v al u at e d n et w or k p erf or m a n c e f or a Zi pf c o nt e nt p o p ul arit ydi stri b uti o n, w hil e l etti n g t h e n u m b er of c o nt e nt t y p e s a n d n et w or k si z e b ot h g o t o i n fi nit y. We c o n si d-er e d c o nt e nt s wit h di ff er e nt si z e s a n d h y bri d n et w or k s c e n ari o s, a n d v eri fi e d o ur t h e or eti c al r e s ult s t hr o u g he xt e n si v e si m ul ati o n s [ 2].
F ai r C o n g e s ti o n C o n t r ol f o r N D N
Fi n all y, w e i n v e sti g at e d t h e pr o bl e m of N D N c o n g e sti o n c o ntr ol u si n g t h e VI P fr a m e w or k [ 3]. W h e n I P ( VI P)arri v al r at e s ar e o ut si d e t h e VI P st a bilit y r e gi o n, i n or d er t o st a bili z e t h e VI P n et w or k, a c o ntr oll er li mit st h e n u m b er of VI P s ( a n d I P s) a d mitt e d i nt o t h e n et w or k l a y er. N e wl y arri vi n g I P s fir st e nt er tr a n s p ort l a y erst or a g e r e s e r v oir s b ef or e b ei n g a d mitt e d t o t h e n et w or k l a y er. T h e g o al of c o n g e sti o n c o ntr ol i s t o a d mit ap orti o n of t h e VI P s t o a c hi e v e a gi v e n f air n e s s crit eri o n, w hi c h m a y b e r e ali z e d b y c h o o si n g t h e a d mitt e dVI P s t o m a xi mi z e a s u m of utilit y f u n cti o n s w hi c h ar e i n cr e a si n g a n d c o n c a v e i n t h e a d mitt e d VI P r at e.U nli k e tr a diti o n al n et w or k s etti n g s, t h e utiliti e s (f air n e s s) ar e a s s o ci at e d wit h c o nt e nt o bj e ct s r at h er t h a ns o ur c e- d e sti n ati o n p air s. We h a v e d e v el o p e d a j oi nt c o n g e sti o n c o ntr ol, f or w ar di n g a n d c a c hi n g al g orit h mt h at yi el d s a VI P t hr o u g h p ut v e ct or w hi c h c a n b e ar bitr aril y c h o s e t o t h e o pti m al s ol uti o n of t h e utilit ym a xi mi z ati o n pr o bl e m, w hil e k e e pi n g all VI P q u e u e s st a bl e. We h a v e al s o d e v el o p e d f air c o n g e sti o n c o ntr ols c h e m e s t o o bt ai n a tr a d e o ff b et w e e n t h e utilit y g ai n e d b y a d mitti n g m or e d e m a n d i nt o t h e n et w or k l a y er,a n d t h e i n c urr e d a v er a g e n et w or k d el a y [ 3]
R ef e r e n c e s
[ 1] P. G u pt a a n d P. R. K u m ar. T h e c a p a cit y of wir el e s s n et w or k s. I E E E Tr a n s. o n I nf o r m ati o n T h e o r y ,4 6( 2): 3 8 8 – 4 0 4, M ar. 2 0 0 0.
[ 2] Mil a d M a h di a n a n d E d m u n d Ye h. A s y m pt oti c b e h a vi or of wir el e s s n et w or k s wit h n a m e d d at a n et w or ki n gar c hit e ct ur e. Te c h ni c al r e p ort, N ort h e a st er n U ni v er sit y, 8 2 0 1 4.
[ 3] E d m u n d Ye h, Yi n g C ui, a n d R a n Li u. J oi nt c o n g e sti o n c o ntr ol, f or w ar di n g, a n d c a c hi n g i n n a m e d d at an et w or k s. Te c h ni c al r e p ort, N ort h e a st er n U ni v er sit y, 9 2 0 1 4.
[ 4] E d m u n d Ye h, Tr a c e y H o, Yi n g C ui, Mi c h a el B ur d, R a n Li u, a n d D er e k L e o n g. Vi p: A fr a m e w or k f orj oi nt d y n a mi c f or w ar di n g a n d c a c hi n g i n n a m e d d at a n et w or k s. I n P r o c e e di n g s of A C M C o nf e r e n c e o nI nf o r m ati o n- C e nt ri c N et w o r ki n g (I C N ) , 9 2 0 1 4.
3 5
C h a p t e r 4
N F D D e v el o p m e n t a n d N D N T e s t b e d
C o n t ri b u t o r sP I s . . . . . . . . . . . . . . . B ei c h u a n Z h a n g ( A ri z o n a ), V a n J a c o b s o n & Li xi a Z h a n g ( U C L A ), L a n W a n g ( M e m-
p hi s ), C h ri s t o s P a p a d o p o ul o s ( C ol o r a d S t a t e U ni v e r si t y ), P a t ri c k C r o wl e y ( W a s hi n g t o n
U ni v e r si t y )
G r a d S t u d e n t s . . J u n xi a o S hi, J e r al d A b r a h a m, Yi H u a n g ( A ri z o n a ); Il y a M oi s e e n k o, Yi n g di Y u, We nt a o
S h a n g ( U C L A ), S t e v e Di B e n e d e t t o, C h e n g y u F a n ( C ol o r a d o S t a t e ), H a o w ei Y u a n, Hil a
B e n A b r a h a m ( W a s hi n g t o n U ni v e ri si t y )
U n d e r g r a d s . . . . . . Vi n c e S. L e h m a n ( M e m p hi s )
S t a ff . . . . . . . . . . . . . J o h n D e H a r t, J y o ti P a r w a ti k a r ( W a s hi n g t o n U ni v e r si t y )
P o s t d o c: Al e x Af a n a s y e v ( U C L A ); S y e d O b ai d A mi n ( M e m p hi s )
O ur m aj or t e st b e d a c c o m pli s h m e nt t hi s y e ar w a s d e pl o yi n g o ur n e w N D N F or w ar di n g D a e m o n ( N F D)o n t h e N D N t e st b e d. I n pr e vi o u s y e ar s w e u s e d P A R C’ s C C N x p a c k a g e f or b ot h n et w or k l a y er r e s e ar c ha n d a p pli c ati o n pr ot ot y pi n g, c o m pl e m e nt e d b y o ur n d n SI M si m ul at or. A s t h e N D N r e s e ar c h a d v a n c e d, itb e c a m e cl e ar t h at t h e C C N x p a c k a g e w a s i m p e di n g pr o gr e s s, d u e t o t h e di ffi c ulti e s i n u n d er st a n di n g a n dm o dif yi n g t h e c o d e b a s e. We d e v el o p e d a n e w N D N p a c k et f or m at a n d a n e w N D N f or w ar d er t h at c a n m e et sN D N r e s e ar c h n e e d s m or e e ff e cti v el y.
Fir st, o ur r e s e ar c h h a s s h o w n t h at a T y p e- L e n gt h- V al u e ( T L V) b a s e d N D N p a c k et f or m at i s s u p eri or t oC C N x’ s bi n ar y X M L p a c k et f or m at. A T L V- b a s e d p a c k et f or m at c a n pr o vi d e a d e q u at e fl e xi bilit y t o m e eto ur r e s e ar c h n e e d s wit h o ut o v er c o m pli c ati n g p a c k et pr o c e s si n g. S e c o n d, t h e C C N x c o d e d o e s n ot pr o vi d ee n o u g h m o d ul arit y t o s u p p ort e x p eri m e nt ati o n wit h alt er n ati v e d e si g n s a n d n e w f e at ur e s, i n p arti c ul ardi ff er e nt f or w ar di n g str at e gi e s. T hir d, a s t h e gl o b al N D N c o m m u nit y gr o w s, a c o d e b a s e t h at i s o p e n a n dfr e e t o all u s er s a n d d e v el o p er s i s e s s e nti al t o t h e s u st ai n a bilit y of l o n g-t er m N D N d e v el o p m e nt.
O ur g o al i s t o d e v el o p N F D a s a n o p e n a n d fr e e s oft w ar e u n d er G P L 3. 0 li c e n s e, w hi c h s u p p ort s a n e wT L V p a c k et f or m at a n d pri oriti z e s c o d e m o d ul arit y a n d e xt e n si bilit y t o f a cilit at e r e s e ar c h. It i s a n a m biti o u sg o al c o n si d eri n g t h e s c o p e, t h e t e c h ni c al d e pt h, a n d t h e s h e er a m o u nt of w or k. We w or k e d cl o s el y a s a t e a mo v er m ulti pl e c o nf er e n c e c all s p er w e e k f or t e n m o nt h s, i n v ol vi n g si x PI s a n d d o z e n s of st u d e nt s, p o st d o c s,a n d st a ff m e m b er s. We s u c c e e d e d i n r el e a si n g t h e fir st s p e ci fi c ati o n of t h e T L V- b a s e d p a c k et f or m at i n l at e2 0 1 3, a n d N F D v 0. 2 i m pl e m e nt ati o n i n A u g u st 2 0 1 4. T h e N D N t e st b e d i s n o w r u n ni n g N F D n ati v el y a n di s r u n ni n g N F D- b a s e d r o uti n g pr ot o c ol s gl o b all y. W hil e t h e p a c k et f or m at, N F D c o d e b a s e, a n d t e st b e dc o nti n u e t o e v ol v e, t h e y n o w f or m a s oli d f o u n d ati o n f or f ut ur e N D N d e v el o p m e nt.
3 6
4. 1 N e w P a c k e t F o r m a t D e si g n
I n t h e p a st, o ur r e s e ar c h a n d d e v el o p m e nt e ff ort s u s e d a p a c k et f or m at s p e ci fi c ati o n t h at w a s ori gi n all y d e fi n e da s p art of t h e C C N x pr oj e ct ( h t t p : / / w w w . c c n x . o r g / r e l e a s e s / l a t e s t / d o c / t e c h n i c a l / i n d e x . h t m l ). A so ur u n d er st a n di n g of N D N d e si g n d e e p e n e d t hr o u g h e x p eri m e nt ati o n o v e r t h e l a st t hr e e y e ar s, a n d b a s e do n i n p ut s fr o m t h e br o a d er N D N r e s e ar c h c o m m u nit y, w e r e ali z e d t h e n e e d f or s e v er al i m p ort a nt c h a n g e s.I n 2 0 1 3, w e st art e d d e si g ni n g a n e w p a c k et f or m at [ ? ] t h at u s e s T L V e n c o di n g i n st e a d of bi n ar y X M L f ore ffi ci e nt pr o c e s si n g b y n et w or k el e m e nt s. T hi s e ff ort al s o g a v e u s t h e o p p ort u nit y t o r et hi n k t h e str u ct ur eof t h e p a c k et s a n d r e e x a mi n e v ari o u s fi el d s. T h e r e s ulti n g I nt er e st a n d D at a p a c k et fi el d s ar e ill u str at e d i nFi g ur e 4. 1. N ot e t h at n a mi n g c o n v e nti o n s a n d t h e u s e of s p e ci al m ar k er s i n si d e N a m e C o m p o n e nt s ar e n otp art of t h e p a c k et s p e ci fi c ati o n. I n J ul y 2 0 1 4 w e r el e a s e d a n i niti al dr aft of n a mi n g c o n v e nti o n s a s a n N D Nt e c h ni c al m e m o [ ? ] t o pr o p o s e a n d h o p ef ull y i n s pir e di s c u s si o n of a n i niti al st a n d ar di z ati o n f or c o m m o n u s ec a s e s, e. g., s e g m e nt ati o n, v er si o ni n g, ti m e st a m pi n g, a n d s e q u e n ci n g. C h a n g e s t o t h e p a c k et f or m at i n cl u d e:
I nt er e st P a c k et D at a P a c k et
N a m e N a m e
( or d er pr ef er e n c e, p u bli s h er filt er, e x cl u d e filt er, …)
S el e ct or s M et aI nf o
N o n c e
G ui d er s( s c o p e, I nt er e st lif eti m e)
C o nt e nt
Si g n at ur e
( c o nt e nt t y p e, fr e s h n e s s p eri o d, …)
( si g n at ur e t y p e, k e y l o c at or,si g n at ur e bit s, …)
Fi g ur e 4. 1: N e w N D N I nt er e st a n d D at a p a c k et str u ct ur e
• C h a n g e s i n I nt er e st p a c k et str u ct ur e ( Fi g ur e 4. 1):
– T h e n o n c e i s n o w r e q uir e d, si n c e it i s n e e d e d t o d et e ct f or w ar di n g l o o p s.
– P u b l i s h e r P u b l i c K e y D i g e s t i s r e pl a c e d b y P u bli s h er P u bli c K e y L o c at or, t o a c c o m m o d at e eit h era k e y di g e st or a k e y n a m e b y w hi c h t h e k e y c a n b e r etri e v e d.
– A n s w e r O r i g i n K i n d i s si m pli fi e d fr o m a 4- bit t o a 1- bit M u st B e Fr e s h.
– F a c e I D n o l o n g er e xi st s.
– I n t e r e s t L i f e t i m e i s m e a s ur e d i n milli s e c o n d s
– T h e E x c l u d e s el e ct or n o l o n g er s u p p ort s t h e Bl o o m Filt e r o pti o n.
– A n e w d ef a ult s e m a nti c s of d at a st al e n e s s: N D N- T L V I nt er e st wit h n o s el e ct or s will bri n g a n yd at a t h at m at c h e s t h e n a m e, a n d o nl y w h e n M u s t B e F r e s h s el e ct or i s e n a bl e d will it r etri e v e fr e s hd at a. T h e Fr e s h n e s s P eri o d i s a fi el d i n t h e D at a p a c k et a n d i s s et b y t h e c o nt e nt pr o d u c er. I n t h epr e vi o u s bi n ar y X M L e n c o d e d I nt er e st p a c k et f or m at, t h e d ef a ult b e h a vi or w a s t o bri n g “fr e s h ”d at a a n d r et ur n “ st al e ” d at a o nl y w h e n A n s w e r O r i g i n K i n d i s s et t o 3.
• C h a n g e s i n D at a p a c k et str u ct ur e ( Fi g ur e 4. 1):
– S i g n e d I n f o h a s b e e n r e n a m e d t o M et aI nf o a n d it s c o nt e nt h a s c h a n g e d.
– P u b l i s h e r P u b l i c K e y D i g e s t a n d E xt O pt h a v e b e e n r e m o v e d.
– T i m e s t a m p h a s b e e n r e m o v e d
– K e y L o c a t o r i s n o w i n si d e t h e Si g n at ur e ( Si g n at ur eI nf o) bl o c k
– T hr e e c o nt e nt t y p e s, E N C R, G O N E, a n d N A C K h a v e b e e n r e m o v e d. T h e y w er e li st e d i n C C N xa s pl a c e h ol d er s f or s o m e p ot e nti al u s a g e s, b ut w e d e ci d e d t h at t h e y ar e eit h er n ot n e e d e d ( E N C R,G O N E), or will r e q uir e d d et ail e d s p e ci fi c ati o n ( N A C K) i n s o m e f ut ur e v er si o n of t h e p a c k et
3 7
f or m at.
– F r e s h n e s s S e c o n d s h a s b e e n r e n a m e d t o F r e s h n e s s P e r i o d a n d i s e x pr e s s e d i n milli s e c o n d s
• N e w d e fi niti o n of D at a p a c k et si g n at ur e
– S i g n a t u r e bl o c k i s n o w at t h e e n d of D at a p a c k et t o f a cilit at e p a c k et pr o c e s si n g.
– K e y L o c a t o r h a s b e e n m o v e d t o b e p art of t h e S i g n a t u r e I n f o bl o c k, if it i s a p pli c a bl e f or t h es p e ci fi c si g n at ur e t y p e.T h e r ati o n al e f or t h e m o v e i s t o m a k e Si g n at ur e ( a t u pl e of S i g n a t u r e I n f o a n d S i g n a t u r e V a l u eT L V s) s elf- c o nt ai n e d a n d s elf- s u ffi ci e nt.
– Si g n at ur e t y p e ( or si g ni n g m et h o d i nf or m ati o n) i s n o w e x pr e s s e d a s a n a s si g n e d i nt e g er v al u e( wit h n o a s s u m e d d ef a ult), r at h er t h a n OI D.
– S u p p ort f or h a s h- o nl y “ si g n at ur e ”, w hi c h c a n b e u s e d w h e n t h e pr o d u c er h a s a sl o w C P U orli mit e d p o w er, or f or a p pli c ati o n s t h at p ut str o n g er si g n at ur e s i n si d e t h e D at a p a yl o a d.
– N e w si g n at ur e t y p e f or Elli pti c C ur v e Di git al Si g n at ur e Al g orit h m ( E C D S A) h a s b e e n a d d e d.
T h e N D N t e a m h a s f ull y a d o pt e d t h e n e w p a c k et f or m at, a n d all li br ari er s a n d N F D s u p p ort it. Wed e vi s e d a tr a n siti o n m e c h a ni s m, u s e d fr o m J a n u ar y 2 0 1 4 t o J ul y 2 0 1 4, w h e n w e h a d i niti al s u p p ort f ort h e n e w p a c k et f or m at o n t h e N D N Te st b e d wit h u s e of t h e n d n d - t l v p a c k a g e [ ? ]. T hi s p a c k a g e pr o vi d e str a n sl ati o n b et w e e n t h e bi n ar y X M L f or m at a n d t h e T L V f or m at, all o wi n g a p pli c ati o n s t o e x p eri m e nt wit ht h e n e w f or m at a n d f e at ur e s, w hil e still i nt er o p er ati n g wit h l e g a c y a p pli c ati o n s ( Fi g ur e 4. 2). It w a s u s e do n t h e N D N Te st b e d fr o m J a n u ar y 2 0 1 4 t o J ul y 2 0 1 4 a n d pl a y e d a n i m p ort a nt r ol e i n h el pi n g a p pli c ati o n smi gr at e t o t h e T L V p a c k et f or m at.
n d n d -tl v
N e w N D N-T L V- b a s e d
a p p s
n d n d ( v a nill a)
tl v-t o-n d n b
n d n b-t o-tl v
N e w N D N-T L V- b a s e d
a p p s
n d n d -tl vtl v-t o-n d n b
n d n b-t o-tl v
Ol d f or m at i nt er n all y
Ol d a p p s
Fi g ur e 4. 2: n d n d-tl v p a c k a g e a n d e x p eri m e nt ati o n o p p ort u niti e s
4. 2 N e w N D N F o r w a r d e r: N F D
4. 2. 1 D e v el o p m e n t O v e r vi e w
N F D ( h t t p : / / n a m e d - d a t a . n e t / d o c / N F D ) i s a n et w or k f or w ar d er t h at i m pl e m e nt s a n d e v ol v e s t o g et h er wit ht h e N D N pr ot o c ol. N F D i s a n o p e n a n d fr e e s oft w ar e p a c k a g e li c e n s e d u n d er G P L 3. 0 li c e n s e a n d i s t h ec e nt er pi e c e of o ur c o m mit m e nt t o m a ki n g N D N’ s c or e t e c h n ol o g y o p e n a n d fr e e t o all I nt er n et u s er s a n dd e v el o p er s. F or m or e i nf or m ati o n a b o ut t h e li c e n si n g d et ail s a n d li mit ati o n, r ef er t o ( h t t p s : / / g i t h u b . c o m /n a m e d - d a t a / N F D / b l o b / m a s t e r / C O P Y I N G . m d ).
3 8
T h e pri m ar y o bj e cti v e of N F D i s t o f a cilit at e c o m m u nit y r e s e ar c h. A s o ur u n d er st a n di n g of t h e N D Nar c hit e ct ur e m at ur e d o v er t h e c o ur s e of t h e l a st f e w y e ar s, w e n e e d e d a n pl atf or m t h at i m pl e m e nt s t h el at e st ar c hit e ct ur al c o m p o n e nt s t o s u p p ort e a s y e x p eri m e nt ati o n wit h n e w pr ot o c ol f e at ur e s, al g orit h m s,a n d a p pli c ati o n s. T h er ef or e, t h e N F D d e si g n e m p h a si z e s c o d e m o d ul a rit y a n d e xt e n si bilit y .
T o s u p p ort t h e br o a d er c o m m u nit y i n e x p eri m e nti n g wit h t h e N D N ar c hit e ct ur e a s w ell a s i n c o ntri b uti n gt h e N D N d e v el o p m e nt, w e a d o pt e d a c o m m o n o p e n- s o ur c e pr oj e ct m o d el f or N F D d e v el o p m e nt. We s et u pa n d u s e d R e d mi n e f or i s s u e tr a c ki n g, J e n ki n s f or c o d e r e vi e w, a n d Tr a vi s- CI f or a ut o m at e d t e sti n g. B u gr e p orti n g, f e at ur e di s c u s si o n s, c o d e r e vi e w s, u nit t e st s a n d i nt e gr ati o n t e st s ar e all p art of t h e d e v el o p m e ntpi p eli n e. T h e N F D d e v el o p m e nt t e a m i n v ol v e d 6 PI s, a d o z e n st u d e nt s, a n d a f e w p o st d o c s a n d st a ffm e m b er s. We al s o i n v ol v e d o ur c oll a b or at or s fr o m U ni v er sit y Pi err e & M ari e C uri e, S or b o n n e U ni v er sit y a n dB eiji n g I n stit ut e of Te c h n ol o g y t o c o ntri b ut e c o d e t o N F D. All p arti ci p ati n g st u d e nt s g ai n e d tr e m e n d o u sl yfr o m t h e pr o c e s s i n m a ki n g s y st e m d e si g n tr a d e o ff s, l e ar ni n g l ar g e s y st e m d e v el o p m e nt s kill s a n d e ff e cti v er e m ot e c oll a b or ati o n s.
N F D v 0. 1 w a s r el e a s e d i nt er n all y i n s pri n g 2 0 1 4 f or t e sti n g a n d d e v el o p m e nt p ur p o s e s. T h e fir st p u bli cr el e a s e, N F D v 0. 2, w a s i n A u g u st 2 0 1 4. It i s n o w p art of t h e N D N pl atf or m a n d w e will ai m f or t h e s a m er el e a s e c y cl e, i. e., e v er y 3 m o nt h s. T o si m plif y a n d pr o m ot e t h e a d o pti o n of N F D a n d N D N t e c h n ol o g yi n g e n e r al, i n a d diti o n t o pr o vi di n g f ull a c c e s s t o t h e s o ur c e c o d e, w e al s o pr o vi d e o ffi ci al bi n ar y p a c k a g e sf or a s et of s u p p ort e d pl atf or m s, i n cl u di n g U b u nt u Li n u x 1 2. 0 4, U b u nt u Li n u x 1 4. 0 4, a n d M a c O S X wit hM a c P ort s. N F D i s k n o w n t o r u n o n ot h er pl atf or m s i n cl u di n g R e d H at, G e nt o o, Fr e e B S D, R a s p b err y Pi,a n d O p e n W R T / D D- W R T. T h e p u bli c r el e a s e of t h e f or w ar d er a n d ot h er r el at e d t o ol s w a s a c c o m p a ni e d b yt h e r el e a s e of a s et of e xt e n si v e d o c u m e nt ati o n o n N F D’ s h o m e p a g e ( h t t p : / / n a m e d - d a t a . n e t / d o c / N F D /c u r r e n t / ). T h e s e d o c u m e nt s pr o vi d e d et ail e d e x pl a n ati o n o n h o w t o c o m pil e, c o n fi g ur e, u s e, m o nit or, a n dd e b u g N F D. I n p arti c ul a r, t o h el p d e v el o p er s i m pr o v e N F D a n d e xt e n d it f or t h eir o w n r e s e ar c h, w e wr ot et h e “ N F D D e v el o p er’ s G ui d e ” ( Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 2 1 [ ? ]) w hi c h e x pl ai n s N F D’ s i nt er n al s i n cl u di n gt h e o v er all d e si g n, m aj or m o d ul e s, t h eir i m pl e m e nt ati o n s, a n d t h eir i nt er a cti o n s.
Aft er it s p u bli c r el e a s e, w e e x p e ct N F D will attr a ct u s a g e a n d c o ntri b uti o n s fr o m t h e br o a d er c o m m u nit y.T o s u p p ort t h e N D N- N P pr oj e ct, w e i nt e n d t o c o nti n u e N F D d e v el o p m e nt t o k e e p p a c e wit h t h e pr ot o c ols p e ci fi c ati o n, w hil e m ai nt ai ni n g a m o d ul ar, st a bl e, a n d l e a n fr a m e w or k t o f a cilit at e r e s e ar c h er s e x p eri m e nt a-ti o n wit h n e w f e at ur e s, s o m e of w hi c h m a y m a k e t h eir w a y i nt o f ut ur e v er si o n of t h e pr ot o c ol s p e ci fi c ati o n.We will l e v er a g e t h e s oft w ar e d e v el o p m e nt s y st e m a n d o ur pr oj e ct m a n a g e m e nt e x p eri e n c e i n f ut ur e N F Da n d r el at e d N D N s oft w ar e d e v el o p m e nt.
4. 2. 2 M a j o r C o m p o n e n t s a n d F u n c ti o n ali t y
T h e m ai n f u n cti o n alit y of N F D i s t o f or w ar d I nt er e st a n d D at a p a c k et s: it a b str a ct s l o w e r-l e v el n et w or ktr a n s p ort m e c h a ni s m s i nt o N D N F a c e s, m ai nt ai n s b a si c d at a str u ct ur e s s u c h a s t h e C o nt e nt St or e ( C S),PI T, a n d FI B, a n d i m pl e m e nt s t h e p a c k et pr o c e s si n g l o gi c. N F D s u p p ort s m ulti pl e f or w ar di n g str at e gi e s,a n d i m pl e m e nt s a m a n a g e m e nt i nt erf a c e f or a p pli c ati o n s t o c o n fi g ur e, c o ntr ol, a n d m o nit or N F D. Fi g ur e 4. 3ill u str at e s t h e m aj or c o m p o n e nt s of N F D:
• T h e F a c e S y s t e m i s s e p ar at e d i nt o t hr e e l o gi c al a b str a cti o n s: pr ot o c ol f a ct ori e s, c h a n n el s, a n d f a c e s.A p r o t o c ol f a c t o r y cr e at e s c h a n n el s or f a c e s of s p e ci fi c pr ot o c ol s, e. g., t h e T C P pr ot o c ol f a ct or ycr e at e s T C P f a c e s. A c h a n n el r e pr e s e nt s a n N F D- si d e e n d p oi nt f or u ni c a st c o m m u ni c ati o n s (i. e.,“li st e ni n g ” s o c k et or s o c k et fr o m w hi c h c o n n e cti o n will b e e st a bli s h e d). N F D r ef er s t o t h e s e e n d p oi nt su si n g t h e c o n c e pt of F a c e U RI, w hi c h d e fi n e s pr ot o c ol a n d pr ot o c ol- s p e ci fi c p ar a m et er s of t h e e n d p oi nt.A F a c e i s a n a b str a cti o n w hi c h i m pl e m e nt s c o m m u ni c ati o n pri miti v e s t o s e n d a n d r e c ei v e I nt er e sta n d D at a p a c k et s. D e p e n di n g o n t h e n at ur e of c o m m u ni c ati o n, a F a c e c a n h a v e di ff er e nt pr o p erti e s,s u c h a s l o c al v s. r e m ot e, u ni c a st v s. m ulti c a st. T h e i m pl e m e nt ati o n i s h e a vil y b a s e d o n t h e B o o st. A si oli br ar y a n d u s e s a s y n c hr o n o u s o p er ati o n s t o a v oi d bl o c ki n g t h e r e st of t h e d a e m o n w hil e p erf or mi n gp ot e nti all y l e n gt h y n et w or k o p e r ati o n s. T h e c urr e nt r el e a s e s u p p ort s t h e f oll o wi n g u n d erl yi n g pl at-f or m s: T C P, U D P, U ni x S o c k et, r a w Et h er n et, a n d We b S o c k et. T h a n k s t o it s m o d ul ar d e si g n, it i se a s y t o a d d n e w t y p e s of f a c e s i nt o N F D.
3 9
Fi g ur e 4. 3: O v er vi e w of N F D m o d ul e s
• T a bl e sN F D i m pl e m e nt s fi v e t a bl e s t o st or e i nf or m ati o n. T h e F or w ar di n g I nf or m ati o n B a s e ( FI B) i s t h e n a m e-b a s e d f or w ar di n g t a bl e, w hi c h i s c o n s ult e d i n or d er t o f or w ar d a n I nt er e st. It s c o nt e nt c a n b e m a n u all yc o n fi g ur e d a n d / or m a n a g e d b y r o uti n g pr ot o c ol s. T h e C o nt e nt St or e ( C S) c a c h e s p a s si n g D at a p a c k et so p p ort u ni sti c all y. It c urr e ntl y s u p p ort s a si m pl e c a c h e r e pl a c e m e nt p oli c y. T h e P e n di n g I nt er e st T a bl e( PI T) r e c or d s I nt er e st s t h at h a v e n ot b e e n s ati s fi e d b y r et ur n e d D at a or ti m e d o ut y et. It al s o h el p sd et e ct l o o p s a n d f a cilit at e str at e g y d e ci si o n s. C o m p ar e d wit h C C N x, N F D i ntr o d u c e s t w o n e w t a bl e st o s u p p ort n a m e s p a c e- s p e ci fi c str at e gi e s. T h e Str at e g y C h oi c e T a bl e r e c or d s t h e f or w ar di n g str at e g yc h o s e n f or a n a m e s p a c e, w hil e t h e M e a s ur e m e nt s T a bl e st or e s p a st p erf or m a n c e r e s ult s t o i nf or mf or w ar di n g d e ci si o n s. FI B, PI T, Str at e g y C h oi c e, a n d M e a s ur e m e nt s h a v e si mil ar i n d e x str u ct ur e s.T o i m pr o v e p erf or m a n c e a n d r e d u c e m e m or y u s a g e, a c o m m o n i n d e x c all e d N a m e Tr e e c a n b e s h ar e da m o n g t h e s e f o ur t a bl e s. N a m e Tr e e d e fi n e s a s et of c o m m o n A PI s, w hi c h c a n b e i m pl e m e nt e d b ydi ff er e nt d at a str u ct ur e s a n d al g orit h m s, m a ki n g it e a s y t o e x p eri m e nt wit h di ff er e nt d e si g n s.
• F o r w a r di n gP a c k et pr o c e s si n g i n N F D h a s t w o di m e n si o n s: f o r w a r di n g pi p eli n e s a n d f o r w a r di n g s t r a t e gi e s.Te m p or all y, p a c k et pr o c e s si n g i s br o k e n i nt o a s eri e s of st e p s c all e d pi p eli n e s, s h ar e d b y all str at e gi e s.B et w e e n pi p eli n e s, a r o ut er m a y i n v o k e a n a m e s p a c e- s p e ci fi c str at e g y t o m a k e f or w ar di n g d e ci si o n sb ef or e e nt eri n g t h e n e xt pi p eli n e. F or e x a m pl e, w h e n a r o ut er r e c ei v e s a n e w I nt er e st, it p u s h e st h e I nt er n et i nt o t h e o nI n c o mi n gI nt e r e st pi p eli n e, w hi c h will d et e ct l o o p s, c o n s ult t h e PI T / C S / FI Bet c. D e p e n di n g o n t h e l o o k u p r e s ult, t h e r o ut er m a y i n v o k e t h e o n O ut g oi n g D at a pi p eli n e f or a C Sm at c h, or a f or w ar di n g str at e g y f or a FI B m at c h, et c. T h e str at e g y c a n b e s et f or e a c h n a m e s p a c eb y a p pli c ati o n s, a n d it c a n u s e t h e M e a s ur e m e nt s t a bl e t o st or e str at e g y- s p e ci fi c st at e i nf or m ati o n.T h er ef or e b y br e a ki n g p a c k et pr o c e s si n g i nt o s m all pi p eli n e s a n d pl a ci n g str at e g y h o o k s i n b et w e e n, w ee n a bl e d t h e s u p p ort of p er- n a m e s p a c e str at e g y. T h e c urr e nt r el e a s e s u p p ort s t h e f oll o wi n g str at e gi e s:br o a d c a st, b e st-r o ut e, cli e nt c o ntr ol, a n d t h e str at e g y u s e d i n c c n x. We pl a n t o m a k e str at e g y s u p p ortm or e fl e xi bl e a n d a d d m or e str at e gi e s i n t h e n e xt st e p.
• M a n a g e m e n tT h e N F D M a n a g e m e nt Pr ot o c ol d e fi n e s a n I nt er e st / D at a A PI t o c o ntr ol, c o n fi g ur e, a n d q u er y N F D.I n p arti c ul ar, u s er s c a n:
– cr e at e, d e str o y F a c e s, a n d e n a bl e / di s a bl e l o c al c o ntr ol f e at ur e s o n l o c al f a c e s ( F a c e M a n a g er)
– a d d a n d r e m o v e FI B e ntri e s ( FI B M a n a g er)
– m a ni p ul at e s el e cti o n of t h e f or w ar di n g str at e g y f or n a m e s p a c e s ( Str at e g y C h oi c e M a n a g e r)
– r etri e v e st at u s a n d tr a ffi c st ati sti c s
E a c h m a n a g er i s a n i nt erf a c e f or s o m e p art of t h e l o w er l a y er s of N F D. A d di n g a n e w m a n a g er i s af airl y str ai g htf or w ar d t a s k; o n e o nl y n e e d s t o d et er mi n e w h at p art( s) of N F D s h o ul d b e e x p ort e d t o a n
4 0
I nt er e st / D at a A PI a n d cr e at e a n a p p r o pri at e c o m m a n d I nt er e st i nt er p r et er. All m a n a g e m e nt a cti o n st h at c h a n g e N F D st at e r e q ui r e t h e u s e of c o nt r ol c o m m a n d s , a f or m of si g n e d I nt er e st s. M a n a g e m e nta cti o n s t h at j u st q u er y t h e c u r r e nt st at e of N F D d o n ot n e e d t o b e a ut h e nti c at e d. I n t h e f ut u r e if d at aa c c e s s c o nt r ol i s d e si r e d, s o m e d at a c a n b e e n cr y pt e d.
• R I B M a n a g e m e n tDi ff er e nt p arti e s m a y u p d at e t h e RI B i n di ff er e nt w a y s, i n cl u di n g v ari o u s r o uti n g p r ot o c ol s, a p pli c ati o np r e fi x r e gi st r ati o n s, a n d c o m m a n d-li n e m a ni p ul ati o n b y s y s a d mi n s. T h e RI B m a n a g e m e nt m o d ul ep r o c e s s e s all t h e s e r e q u e st s t o g e n er at e a c o n si st e nt f or w ar di n g t a bl e, a n d s y n c s it wit h N F D’ s FI B,w hi c h c o nt ai n s o nl y t h e mi ni m al i nf or m ati o n n e e d e d f or f or w ar di n g d e ci si o n s. St ri ctl y s p e a ki n g RI Bm a n a g e m e nt i s p art of t h e N F D m a n a g e m e nt m o d ul e, b ut d u e t o it s o p er ati o n al i m p ort a n c e a n d m or ec o m pl e x p r o c e s si n g of r o uti n g fl a g s, w e i m pl e m e nt it a s a s e p ar at e m o d ul e.
• T o ol sWe i m pl e m e nt e d a s et of t o ol s f or m a n a gi n g a n d e x p eri m e nti n g wit h N F D. T h e s e t o ol s i n cl u d e nf d-st a rt / nf d- st o p s cri pt s, nf d c t o m a ni p ul at e N F D st at e s at r u n-ti m e vi a t h e m a n a g e m e nt i nt erf a c e,nf d- st at u s a n d nf d- st at u s- htt p- s e r v e r t o r et ri e v e N F D st at u s a n d p u bli s h it o v er H T T P, a ut o c o n fi g t oa ut o m ati c all y d et e ct a n d c o n n e ct t o a n N D N g at e w a y, n d n pi n g t o t e st c o n n e cti vit y, a n d n d n-t r a ffi c-g e n e r at o r t o g e n er at e t r a ffi c wit h di ff er e nt c h ar a ct eri sti c s f or t e sti n g p u r p o s e s. T h e s e t o ol s pl a y e d a ni m p o rt a nt r ol e i n t e sti n g a n d d e pl o yi n g N F D.
• C o r eT hi s m o d ul e p r o vi d e s s o m e c o m m o n s er vi c e s wit hi n N F D. T h e y i n cl u d e h a s h f u n cti o n s, l o g gi n g f a cilit ywit h di ff er e nt l o g l e v el s, c o n fi g u r ati o n fil e p r o c e s si n g, a n d D N S r e s ol uti o n.
• N D N- C X X Li b r a r yN F D a n d it s t o ol s u s e s t h e N D N- C X X li b r ar y.
4. 3 N D N T e s t b e d: D e pl o y m e n t, M a n a g e m e n t, E x p a n si o n
T h e p a st y e ar h a s s e e n s u b st a nti al c h a n g e s a n d p r o gr e s s i n t h e n at u r e a n d or g a ni z ati o n of t h e N D N t e st b e d.M o st si g ni fi c a ntl y, t h e t e st b e d h a s b e e n t r a n siti o n e d f r o m u si n g C C N x t o N F D a s t h e u n d erl yi n g f or w ar di n gs u b st r at e. T h e N F D d e v el o p m e nt e ff ort w a s a m biti o u s b ut t ri u m p h a nt, ill u st r at e d b y t h e N D N t e st b e d,w hi c h n o w r u n s N F D n ati v el y a n d N F D- b a s e d r o uti n g p r ot o c ol s gl o b all y.
Fi g u r e 4. 4: T h e N D N M a p r e fl e ct s t h e n e w N F D- b a s e d gl o b alt e st b e d.
T h e Te st b e d h a s al s o t r a n siti o n e df r o m a n i nt er n al t e st b e d f or t h e N D Np r oj e ct t o a n o p e n t e st b e d f or t h eb r o a d er c o m m u nit y. I n 2 0 1 4 w e f or m al-i z e d t h e p r o c e d u r e f or a sit e t o j oi n t h et e st b e d a n d o p e n e d it u p t o i nt er e st e dr e s e ar c h er s. C u r r e ntl y, t h er e ar e 9 g at e-w a y n o d e s at N D N PI sit e s, a n d 7 c ol-l a b or ati n g sit e s, i n cl u di n g 3 i n A si a a n d2 i n E u r o p e. All n o d e s i n t h e N D Nt e st b e d ar e o p er at e d a n d m a n a g e d b y t h et e st b e d N O C at W a s hi n gt o n U ni v er sit yw hi c h o p er at e s, m a n a g e s, t e st s, a n d u p-gr a d e s all t e st b e d n o d e s. N D N t e a m s atv ari o u s c a m p u s e s d e v el o p e d v ari o u s s u p-p orti n g s oft w ar e i n cl u di n g N F D, N L S R,t h e t r a ffi c g e n er at or, vi d e o st r e a mi n g a p-pli c ati o n, a n d ot h er m o nit ori n g t o ol s.
T w o d e v el o p m e nt s f r o m W a s hi n gt o nU ni v er sit y e n a bl e d t h e N D N t r a n siti o n a n d it s m o nit ori n g. Fi r st, t h e O p e n N et w or k L a b ( O N L) e n a bl e d an et w or k- s c al e i nt e gr ati o n t e st of t h e e nti r e t e st b e d b ef or e, d u ri n g a n d aft er t h e t e st b e d t r a n siti o n t o N F D-
4 1
Fi g u r e 4. 5: T h e N D N Te st b e d t o p ol o g y i n O N L e n a bl e s i nt e gr ati o n t e sti n g p ri or t o t e st b e d d e pl o y m e nt.
b a s e d n o d e s. O N L w a s a bl e t o s h a k e o ut s o m e b u g s i n r o uti n g pr ot o c ol s t h at c o ul d o nl y b e f o u n d wit ha l a r g e- s c al e d e pl o y m e nt, a s w ell a s b u g s i n N F D d u ri n g st r e s s t e st s. Fi g u r e 4. 5 s h o w s t h e gr a p hi c al- u s eri nt e rf a c e di s pl a yi n g t h e t e st b e d i n O N L.
S e c o n d, t h e N D N m a p t o ol ori gi n all y d e si g n e d f or C C N x h a s b e e n r e d e si g n e d a n d i m pl e m e nt e d t o w or kwit h N F D- b a s e d n o d e s. T h e N D N m a p m a k e s it e a s y f or a n y o n e t o s e e b ot h t h e or g a ni z ati o n a n d t h e r e al-ti m e u s a g e of t h e gl o b al N D N t e st b e d. It i s h el pf ul a s a vi s u al ai d d u ri n g wi d e- ar e a n et w or k d e m o n st r ati o n sof N D N. Fi g u r e 4. 4 i n cl u d e s a vi e w d r a w n f r o m htt p: / / n d n m a p. arl. w u stl. e d u.
4 2
C h a p t e r 5
I m p a c t: E d u c a ti o n
C o n t ri b u t o r sP I s . . . . . . . . . . . . . . . C h ri s t o s P a p a d o p o ul o s ( C S U ), L a n W a n g ( M e m p hi s ), B ei c h u a n Z h a n g ( A ri z o n a ), V a n
J a c o b s o n, J e ff B u r k e, Li xi a Z h a n g ( U C L A )
5. 1 E d u c a ti o n P hil o s o p h y a n d O b j e c ti v e s
T h e N D N gr o u p h a s pr o d u c e d a si g ni fi c a nt a m o u nt of e d u c ati o n al m at eri al, w hi c h c a n b e f o u n d at t h ef oll o wi n g U R L: h t t p : / / w w w . n a m e d - d a t a . n e t / e d u c a t i o n . h t m l .
T h e st u d e nt s of t o d a y will b e c o m e t h e n et w or k ar c hit e ct s of t o m orr o w. N et w or k ar c hit e ct ur e s will c h a n g ewit h t e c h n ol o g y a d v a n c e s o v er ti m e a n d t o d a y’ s st u d e nt s will d et er mi n e h o w t h e y c h a n g e. A s n et w or k e dc o m p uti n g s y st e m s s u c h a s t h e I nt er n et gr o w r a pi dl y i n c o m pl e xit y al o n g wit h o ur d e p e n d e n c e o n t h e m,t h e a bilit y t o ri g or o u sl y u n d er st a n d t h e f u n d a m e nt al s of n et w or k c o m m u ni c ati o n ar c hit e ct ur e s b e c o m e s o nl ym or e i m p ort a nt. W hil e w e h o p e N D N s u c c e e d s a s a n et w or k ar c hit e ct ur e, o ur e d u c ati o n o bj e cti v e s ar ebr o a d er: t o t e a c hi n g st u d e nt s “ ar c hit e ct ur al t hi n ki n g ”, a t y p e of c o m p ut ati o n al t hi n ki n g t h at e n c o m p a s s e ss y st e m pri n ci pl e s, i n v ari a nt s, a n d d e si g n tr a d e- o ff s, s o t h e y m a k e t h eir o w n i nf or m e d d e ci si o n s o n h o wn et w or k ar c hit e ct ur e s h o ul d e v ol v e. We e n c o ur a g e st u d e nt s t o c h all e n g e o ur o w n ar c hit e ct ur al c h oi c e s a n de x pl or e alt er n ati v e s.
5. 2 Bi w e e kl y N D N S e mi n a r s
D uri n g t hi s r e p orti n g p eri o d w e c o nti n u e d o ur bi w e e kl y N D N s e mi n ar s eri e s a m o n g p arti ci p ati n g u ni v er siti e s.S hi g u a n g W a n g, a UI U C gr a d u at e st u d e nt a n d A K M M a h m u d ul H o q u e, a M e m p hi s gr a d u at e st u d e nt,c oll e ct e d t o pi c s a n d cr e at e d t h e s c h e d ul e. S e mi n ar c o v er e d t h e f oll o wi n g t o pi c s:
• 2 / 2 4 / 1 4: Il y a M oi s e e n k o, C o n s u m er- Pr o d u c er A PI f or N a m e d D at a N et w or ki n g
• 3 / 1 7 / 1 4: P et er G u s e v, N D N R e al Ti m e C o nf er e n ci n g Li br ar y
• 4 / 1 4 / 1 4: J e ff B ur k e, N P pr o p o s al ” n et w or k e n vir o n m e nt s ” ( O p e n m H e alt h a n d E nt er pri s e B uil di n gA ut o m ati o n, m o bil e m e di a a p pli c ati o n cl u st er)
• 6 / 6 / 1 4: J e ff B ur k e, I ntr o d u cti o n t o ” E nt e r pri s e B uil di n g A ut o m ati o n a n d M a n a g e m e nt n et w or k ”e n vir o n m e nt
• 6 / 3 0 / 1 4: J e ff B ur k e, E nt e r pri s e B uil di n g A ut o m ati o n a n d M a n a g e m e nt n et w or k
4 3
5. 3 E d u c a ti o n E ff o r t s
T hi s s e cti o n d e s cri b e s t h e e d u c ati o n e ff ort s c arri e d o ut d uri n g t h e r e p orti n g p eri o d b y N D N t e a m m e m b er sat v ari o u s c a m p u s e s.
U ni v e r si t y of A ri z o n a D uri n g Ye ar 4 B ei c h u a n Z h a n g t o o k s a b b ati c al l e a v e a n d vi sit e d T si n g h u a U ni v er-sit y. Hi s cl a s s m at eri al f or C S 5 2 5, h o w e v er, w a s still u s e d i n t h e F all 2 0 1 4 s e m e st er at t h e U ni v er sit y ofAri z o n a. It h a s 2 l e ct ur e s t h at c o v er N D N’ s b a si c c o n c e pt s, o p er ati o n s, r e s e ar c h i s s u e s, a n d pr o gr e s s e s.T h e c o ur s e al s o c o nt ai n s m at eri al o n ot h er f ut ur e i nt er n et d e si g n s a n d ot h er I C N d e si g n s t o pr o vi d e am or e c o m pr e h e n si v e vi e w of t h e r e s e ar c h ar e a. W hil e at T si n g h u a U ni v er sit y, B ei c h u a n Z h a n g d e v el-o p e d a n e w a d v a n c e d c o ur s e t h at f o c u s e s o n N D N. T h e c o ur s e i s titl e d I nt e r n et R o uti n g Ar c hit e ct ur e sa n d Pr ot o c ol s: A C o m p ar ati v e St u d y of I P a n d N D N. H alf of t h e c o ur s e i s l e ct ur e s, c o v eri n g I Par c hit e ct ur e a n d m aj or r o uti n g pr ot o c ol s a n d c o nt e nt di stri b uti o n s ol uti o n s, N D N ar c hit e ct ur e a n dit s a p pr o a c h e s t o r o uti n g, m o bilit y, s e c urit y a n d c o nt e nt di stri b uti o n. T h e ot h er h alf of t h e c o ur s e i scl a s s di s c u s si o n s, i n w hi c h st u d e nt s c o m p ar e I P a n d N D N s ol uti o n s t o v ari o u s pr o bl e m s a n d d e b at et h eir pr o s a n d c o n s. At t h e e n d of t h e c o ur s e e a c h st u d e nt s u b mit s a r e p ort o n a s elf- s el e ct e d N D N-r el at e d r e s e ar c h t o pi c. Te n st u d e nt s f or m all y r e gi st er e d t h e c o ur s e a n d f o ur ot h er st u d e nt s a u dit e d t h ec o ur s e. T h e a p pr o a c h of t e a c hi n g I P a n d N D N at t h e s a m e ti m e w hil e m a ki n g c o m p ari s o n s e e m s t ob e e ff e cti v e. T h e s u b mitt e d cl a s s r e p ort s r e fl e ct e d t h at m o st st u d e nt s g ai n e d g o o d u n d er st a n di n g ofN D N ar c hit e ct ur e wit h g o o d t e c h ni c al d e pt h. T hi s c o ur s e will b e f urt h er d e v el o p e d at t h e U ni v er sit yof Ari z o n a i nt o a n a d v a n c e d gr a d u at e c o ur s e.
C ol o r a d o S t a t e: C S U c o nti n u e d t o t e a c h N D N a n d a s si g n N D N-r el at e d pr o gr a m mi n g a s si g n m e nt s i n b ot ht h e gr a d u at e a n d u n d er gr a d u at e n et w or ki n g c o ur s e s. PI P a p a d o p o ul o s t a u g ht b ot h cl a s s e s i n F all 2 0 1 3a n d S pri n g 2 0 1 4. A s a d e m o n str ati o n of h o w N D N m a k e s a p pli c ati p o n d e v el o p m e nt e a s y, t h e gr a d u at ecl a s s a s si g n e d t w o pr oj e ct s wit h i d e nti c al s p e c s: a n i m pl e m e nt ati o n a si m pl e v er si o n of Bit T orr e nt; o n e,h o w e v er, w a s i m pl e m e nt e d u si n g I P a n d t h e ot h er u si n g N D N. T h e st u d e nt s w er e a s k e d t o c o m m e nt o nt h e di ffi c ult y of t h e i m pl e m e nt ati o n s. T h e di ff er e n c e w a s st artli n g, wit h st u d e nt s fi n di n g it f ar e a si era n d m or e n at ur al t o i m pl e m e nt t h e pr oj e ct i n N D N.
C S U i s c urr e ntl y w or ki n g o n u p d ati n g t h e ol d G E NI e x er ci s e s t o u s e t h e n e w N D N c o d e b a s e. I n t h epr o c e s s w e will m a k e t h e e x er ci s e s ri c h er, d e m o n str ati n g m or e f e at ur e s of N D N. Fi n all y, C S U pr o d u c e da f e w s cr e e n c a st s t o d e m o n str at e i m p ort a nt f e at ur e s of N D N, w hi c h ar e d e s cri b e d s e p ar at el y b el o w.
U C L A: Li xi a Z h a n g t a u g ht a gr a d u at e c o ur s e “ C S 2 1 7 A: I nt er n et Ar c hit e ct ur e & Pr ot o c ol s ” d uri n g Wi nt er2 0 1 4 q u art e r, w hi c h c o v er e d b ot h t o d a y’ s I nt er n et T C P /I P ar c hit e ct ur e a s w ell a s a bri ef i ntr o d u cti o nt o N a m e d D at a N et w or ki n g ( N D N), w hi c h w a s c o v er e d i n t hr e e l e ct ur e s. I n a d diti o n, t h e st u d e nt sw er e al s o e n c o ur a g e d t o t a k e o pti o n al t er m pr oj e ct s o n s e v er al N D N r e s e ar c h t o pi c s, i n cl u di n g:
• I n st all ati o n of N D N N F D o n R a s p b err y Pi e t o e n a bl e e x pl or ati o n of h o m e I o T.
• Si m ul ati o n e x p eri m e nt ati o n wit h a n e w m o bilit y s u p p ort a p pr o a c h: I nt er e st f or w ar di n g vi a N D N’ sP e n di n g I nt er e st T a bl e ( PI T).
• D y n a mi c w e b p u bli s hi n g
• I m pl e m e nt ati o n of a gr a p h- d at a b a s e b a s e d N D N r e p o sit or y
• D e si g n of a n e w n a mi n g str u ct ur e t o f a cilit at e d at a di s c o v er y fr o m k- n e ar e st n ei g h b or n o d e s.
• I m pl e m e nt ati o n of N D N S ( N D N- D N S)
Eit h er a f a c ult y m e m b er or a gr a d u at e st u d e nt fr o m t h e N D N t e a m s er v e d a s t h e c o nt a ct p er s o nf or e a c h t o pi c. T h e fir st t o pi c l e d t o a m a st er pr oj e ct wit h a s u c c e s sf ul d e m o n str ati o n. T h e w or kst art e d wit h t h e s e c o n d t o pi c e v e nt u all y l e d t o a p a p er s u b mi s si o n t o t h e fir st A C M I C N c o nf er e n c e.A n u n d er gr a d u at e st u d e nt t o o k o n t h e t hir d t o pi c a n d h e h a s b e e n i n v ol v e d i n N D N r e s e ar c h e v ersi n c e. A n ot h er u n d er gr a d u at e st u d e nt fr o m Z h a n g’ s u n d er gr a d u at e t e a c hi n g al s o g ot i n v ol v e d i n N D Nr e s e ar c h b y h el pi n g wit h t h e N D N S i m pl e m e nt ati o n a n d t h e d e v el o p m e nt of a n N D N wi ki p e di a p a g e.
C S 2 1 7 A h a d a b o ut 3 0 e nr oll e d st u d e nt s, h o w e v er o v er 5 0 p e o pl e att e n d e d t hr e e N D N i ntr o d u ct or yl e ct ur e s, i n cl u di n g gr a d u at e st u d e nt s, vi siti n g st u d e nt s a n d s c h ol ar s. D uri n g t h e 2 0 1 4- 2 0 1 5 a c a d e mi c
4 4
y e ar, Li xi a Z h a n g will t e a c h b ot h C S 2 1 7 A i n f all 2 0 1 4, h o pi n g t o e x c e e d t h e s u c c e s s fr o m l a st ti m e,a n d C S 2 1 7 B o n “ A d v a n c e d T o pi c s i n I nt er n et R e s e ar c h ” i n s pri n g 2 0 1 5, a gr a d u at e s e mi n ar c o ur s et h at t o N D N ar c hit e ct ur e r e s e ar c h a n d N D N a p pli c ati o n d e v el o p m e nt si n c e 2 0 1 0.
N D N / C C N T u t o ri al Tr a n s c ri p t : We tr a n s cri b e d, e dit e d, a n d p u bli s h e d t h e t e xt of a 3 + h o urt ut ori al gi v e n b y V a n J a c o b s o n o n C o nt e nt- C e ntri c N et w or ki n g f or t h e F ut ur e I nt er n et S u m m er S c h o ol( FI S S 2 0 0 9), h o st e d b y t h e U ni v er sit y of Br e m e n i n G er m a n y. T hi s 3 5- p a g e a p pr o xi m at e tr a n s cri pti s a g ol d mi n e f or u n d er st a n di n g t h e d e e p m oti v ati o n s a n d i m pli c ati o n s of t h e N D N ar c hit e ct ur e, a n di s a v ail a bl e o nli n e al o n g wit h t h e vi d e o at h t t p : / / n a m e d - d a t a . n e t / 2 0 1 4 / 0 4 / 1 5 / n d n - h u m a n s / . Weh a v e r ef err e d st u d e nt s a n d ot h er s wi s hi n g t o e n g a g e d e e pl y wit h r e s e ar c h o n t h e ar c hit e ct ur e t o t hi sn e w r ef er e n c e.
M e m p hi s: L a n W a n g g a v e a l e ct ur e o n N D N i n C O M P 4 4 1 0 / 6 4 1 0 ( C o m p ut er S e c urit y) t o e x pl ai n h o wpr o v e n a n c e will b e a b uilt-i n f e at ur e i n t h e n e w I nt er n et ar c hit e ct ur e.
5. 4 E d u c a ti o n al S c r e e n c a s t s
We d e v el o p e d a n u m b er of s cr e e n c a st s d e m o n str ati n g s e v er al f e at ur e s of N D N s u c h a s d at a di s c o v er y, di s-tri b ut e d p u bli c ati o n, e x cl u si o n, r etri e v al, e n u m e r ati o n of a n a m e pr e fi x, a n d a ut o m ati c f ail o v er. T hi s s cr e e n-c a st s s h o w h o w N D N w or k s a n d pr o vi d e a vi s u al e x p eri e n c e f or n e w u s er s. M or e o v er, t h e y c a pt ur e f e at ur e st h at will b e n e fit ot h er r e s e ar c h ar e a s, s u c h a s cli m at e r e s e ar c h. T h e s e s cr e e n c a st s h a v e b e e n di s pl a y e d ats e v er al N D N w or k s h o p s a n d m e eti n g s. T h e vi d e o s c a n b e f o u n d h er e - h t t p : / / w w w . c s . c o l o s t a t e . e d u /
~ s u s m i t / n d n _ s c r e e n c a s t s / .
R ef e r e n c e s
• N D N Pr oj e ct E d u c ati o n We b p a g e, h t t p : / / n a m e d - d a t a . n e t / e d u c a t i o n . h t m l
• C C N x B o ot C a m p We b p a g e, h t t p : / / w w w . c c n x . o r g / c c n x b o o t c a m p 2 0 1 1 /
• A si a FI N D N H a n d s- o n W or k s h o p We b p a g e, h t t p : / / w w w . a s i a f i . n e t / o r g / n d n / h a n d s - o n 2 0 1 2 /
4 5
C h a p t e r 6
I m p a c t: E x p a n si o n of N D NC o m m u ni t y
T h e N D N pr oj e ct c o nti n u e s t o attr a ct att e nti o n fr o m t h e gl o b al n et w or ki n g c o m m u nit y. T h e PI s h a v ep arti ci p at e d i n n u m er o u s c o nf er e n c e s a n d s p e a ki n g e n g a g e m e nt s, a s li st e d b el o w, a n d e n g a g e d a v ari et y ofi nt er n s a n d vi siti n g r e s e ar c h er s fr o m u ni v er sit y a n d i n d u str y. T h e s e f or m al a n d i nf or m al e ff ort s h a v e h el p e dt o di s s e mi n at e t h e r e s e ar c h r e s ult s a n d c or e i d e a s of t h e pr oj e ct, a s w ell a s pr a cti c al i nf or m ati o n a b o ut t h eN D N c o d e b a s e, t o t h e c o m m u nit y.
6. 1 Fi r s t N D N C o m m u ni t y m e e ti n g
T h e t e a m or g a ni z e d a n d e x e c ut e d t h e fir st N D N C o m m u nit y M e eti n g ( h el d S e pt e m b er 3- 5, 2 0 1 4 at U C L A),w hi c h br o u g ht o v er 8 0 r e s e ar c h er s fr o m a c a d e mi a a n d i n d u str y t o g et h er t o di s c u s s t h e ar c hit e ct ur e, f ut ur er e s e ar c h, a n d i m p ort a nt a p pli c ati o n s. Att e n d e e s i n cl u d e d st u d e nt s, f a c ult y, a n d st a ff fr o m t h e N D N c a m-p u s e s, a s w ell a s ot h er u ni v er siti e s c o n d u cti n g N D N r e s e ar c h a n d i n d u str y i n cl u di n g Eri c s s o n, Ci s c o, H u a w ei,P a n a s o ni c R e s e ar c h, P A R C, I nt el, a n d ot h er s.
T h e f ull a g e n d a c a n b e f o u n d o n t h e N a m e d D at a N et w or ki n g Fir st C o m m u nit y M e eti n g w e b sit e,h t t p : / / w w w . c a i d a . o r g / w o r k s h o p s / n d n / 1 4 0 9 / .
Fi g ur e 6. 1: Pr of e s s or L a n W a n g ( U ni v er sit y ofM e m p hi s) s p e a ki n g at N D N C o m m 2 0 1 4. Fi g ur e 6. 2: U C L A Gr a d u at e St u d e nt Yi n g di Y u
e x pl ai ni n g hi s p o st er at N D N C o m m 2 0 1 4.
4 6
6. 2 E s t a bli s h m e n t of N D N C o n s o r ti u m
I n a si g ni fi c a nt mil e st o n e f or N D N, t h e pr oj e ct t e a m l a u n c h e d t h e N D N C o n s orti u m t o pr o m ot e a vi br a nto p e n s o ur c e e c o s y st e m of r e s e ar c h a n d e x p eri m e nt ati o n ar o u n d N D N b y pr o vi di n g d e v el o p er s u p p ort t o ol s,or g a ni zi n g c o m m u nit y m e eti n g s, g e n er ati n g o utr e a c h a cti viti e s, a n d h o sti n g w or ki n g gr o u p s f or b ot h i n d u str yv erti c al s a n d cr o s s- c utti n g a cti viti e s.
I n a d diti o n t o t h e ei g ht N D N p arti ci p ati n g c a m p u s e s w hi c h m a d e t h e f o u n di n g m e m b er s of t h e c o n s or-ti u m, s e v e n u ni v er siti e s a n d si x c o m p a ni e s si g n e d u p wit h t h e fir st t hr e e w e e k s of t h e c o n s orti u m a n n o u n c e-m e nt. T h e y i n cl u d e(t o d at e)
• A n y a n g U ni v er sit y, K or e a
• T o n gji U ni v er sit y, C hi n a
• T si n g h u a U ni v er sit y, C hi n a
• U ni v er sit y of B a s el, S wit z erl a n d;
• Pi err e- a n d- M ari e- C uri e U ni v er sit y, Fr a n c e
• W a s e d a U ni v er sit y, J a p a n.
• Al c at el- L u c e nt
• Ci s c o S y st e m s
• H u a w ei Te c h n ol o gi e s
• T h e MI T R E C or p or ati o n
• P a n a s o ni c C or p or ati o n (i n pr o gr e s s)
• Veri si g n, I n c.
We e x p e ct t h at t h e c o n s orti u m a n d e v e nt s li k e t h e c o m m u nit y m e eti n g will b uil d e n g a g e m e nt a n d p arti c-i p ati o n i n t h e r e s e ar c h, bri n g n e w i d e a s a n d a p pli c ati o n s i nt o t h e mi x, a n d w or k t o w ar d s a n d o p e n a n da c c e s si bl e c or e ar c hit e ct ur e p er o ur ori gi n al I nt ell e ct u al Pr o p ert y St at e m e nt.
M or e i nf or m ati o n o n t h e N a m e d D a t a N e t w o r ki n g C o n s o r ti u m c a n b e f o u n d at h t t p : / / n a m e d - d a t a .n e t / c o n s o r t i u m .
6. 3 T h e Fi r s t A C M I nf o r m a ti o n C e n t ri c N e t w o r ki n g C o nf e r e n c e
Fi g ur e 6. 3: N et w or k W orl d arti cl e o n c o n s orti u m, S e pt 4, 2 0 1 4.
Aft er t hr e e s u c c e s sf ul A C M SI G C O M MI nf or m ati o n C e ntri c N et w or ki n g W or k-s h o p s (I C N 2 0 1 1- 2 0 1 3) a n d t w o I E E EI N F O C O M w or k s h o p s o n E m er gi n g D e-si g n C h oi c e s i n N a m e- Ori e nt e d N et w or k-i n g ( N O M E N 2 0 1 2- 2 0 1 3), w h er e N D Nt e a m m e m b er s pl a y e d i m p ort a nt r ol e s i nor g a ni zi n g t h e a cti viti e s, A C M l a u n c h e dt h e fir st I nf or m ati o n C e ntri c N et w or k-i n g C o nf er e n c e t o b e h el d i n S e pt e m b er2 0 1 4 i n P ari s, Fr a n c e. M o st N D N PI ss er v e d o n t h e Te c h ni c al Pr o gr a m C o m-mitt e e f or A C M I C N 2 0 1 4. Li xi a Z h a n gs er v e d a s T P C c o- c h air. T h e N D N t e a mwill pr e s e nt 2 p a p er s ( of 1 7), 3 p o st er s( of 8), a n d a d e m o at t h e c o nf er e n c e. Wewill al s o pr e s e nt a h alf- d a y t ut ori al o n“ A n I ntr o d u cti o n t o N D N a n d it s S oft-w ar e Ar c hit e ct ur e ”, a j oi nt e ff ort b y N D NPI s, s u p p orti n g st a ff m e m b er, p o st d o c,
4 7
a n d gr a d u at e st u d e nt. T h e hi g h n u m b er of I C N 2 0 1 4 s u b mi s si o n s a n d r e gi st er e d att e n d e e s alr e a d y l e d t oA C M’ s d e ci si o n t o s p o n s o r t h e n e xt I C N c o nf er e n c e i n S a n Fr a n ci s c o, C alif or ni a i n S e pt e m b er 2 0 1 5, a str o n gi n di c ati o n of t h e gr o wi n g p o p ul arit y of i nf or m ati o n c e ntri c n et w or ki n g r e s e ar c h.
6. 4 R e a c hi n g O u t: N D N P r e s e n t a ti o n s
L a n W a n g a n d B ei c h u a n Z h a n g p arti ci p at e d i n I N F O C O M 2 0 1 4 P a n el o n “ W h et h er N D N: D o u bt s, T o u g hQ u e sti o n s, Pr o gr e s s, a n d C h all e n g e s ”. T h e y pr e s e nt e d N D N ar c hit e ct ur e d e si g n pri n ci pl e s a n d pr o gr e s s.
N D N t e a m m e m b e r J e ff B ur k e g a v e a k e y n ot e at I FI P 2 0 1 4 t o c o nti n u e t h e t e a m’ s o utr e a c h e ff ort t o t h en et w or ki n g c o m m u nit y. T h e t al k, e ntitl e d “ W h y ar c hit e ct ur e m att er s t o e v er y o n e: Cr e ati vit y o n t h e F ut ur eI nt er n et ” i ntr o d u c e d N D N, o utli n e d t h e t e a m’ s a p pr o a c h, a n d s u g g e st e d a p at h f or f or m all y e v al u ati ni g t h ear c hit e ct ur e’ s i m p a ct o n a p pli c ati o n d e v el o p er s.
N D N t e a m m e m b er Li xi a Z h a n g g a v e a LI N C S 1 s e mi n ar pr e s e nt ati o n t o a f ull r o o m i n J u n e 2 0 1 4 o n“ T h e Art of P a c k et F or m at D e si g n ”. T h e t al k e x pl ai n e d h o w t h e n e w N D N p a c k et f or m at d e si g n t o o k i nt oa c c o u nt t h e s u c c e s s e s a n d l e s s o n s fr o m b ot h t o d a y’ s I nt er n et pr ot o c ol p a c k et f or m at d e si g n s a s w ell a s t h el e s s o n s l e ar n e d fr o m t h eir e v ol uti o n o v er t h e l a st 3 0 + y e ar s.
Li xi a Z h a n g g a v e a n i n vit e d t al k at Veri Si g n i n A u g u st 2 0 1 4 o n “I o T N et w or ki n g vi a N D N ”, w hi c he x pl ai n e d w h y a n i nf or m ati o n- c e ntri c ar c hit e ct ur e s u c h a s N D N, pr o vi d e s a b ett er fit f or I o T a p pli c ati o n st h a n T C P /I P, a n d h o w N D N’ s d at a n a mi n g si m pli fi e s o v e r all s y st e m d e si g n, f a cilit at e s d at a s e c urit y, a c c e s sc o ntr ol, a n d r e s o ur c e di s c o v er y. T h e t al k w a s w ell att e n d e d a n d a f e w Veri Si g n r e s e ar c h er s i n di c at e d t h eiri nt er e st i n i n v e sti g ati n g i nt o t hi s ar e a.
C hri st o s P a p a d o p o ul o s g a v e i n vit e d t al k s at a b o ut s e v e n I nt er n et 2 c o nf er e n c e s, cli m at e w or k s h o p s a n ds ci e nti st gr o u p s. T h e s e t al k s i ntr o d u c e d N D N a n d o utli n e d h o w t h e n e w ar c hit e ct ur e si g ni fi c a ntl y si m pli fi e sBi g D at a a p pli c ati o n s i n s u c h d o m ai n s. E x a m pl e s i n cl u d e tr a n sl ati o n fr o m e xi sti n g, a d- h o c n a m e s p a c e s t oN D N hi e r ar c hi c al n a m e s p a c e s, di stri b ut e d p u bli s hi n g f or l o c ati o n i n d e p e n d e n c e, d at a di s c o v er y a n d e n u m er-ati o n of all d at a s et s u n d er a c o m m o n pr e fi x, a n d i n st a nt f ail o v er t hr o u g h m ulti pl e N D N r e p o sit ori e s.
P r e s e n t a ti o n s
1. T ar e k A b d el z a h er, I n vit e d T al k, S yr a c u s e U ni v er sit y, “ S o ci al S e n si n g: M a ki n g R eli a bl e O b s er v ati o n sfr o m U nr eli a bl e D at a, ” S yr a c u s e, N Y, O ct o b er 2 0 1 3.
2. T ar e k A b d el z a g er, P a n eli st, 1 st I nt er n ati o n al W or k s h o p o n S e n si n g a n d Bi g D at a Mi ni n g, “ Bri d gi n gBi g D at a a n d S e n si n g: W h at i s Mi s si n g ? ” R o m e, It al y, N o v e m b er 2 0 1 3.
3. T ar e k A b d el z a h er, I n vit e d S p e a k er, Gl o b al I n n o v ati o n Fe sti v al, D a e g u G y e o n g b u k I n stit ut e of S ci e n c ea n d Te c h n ol o g y ( D GI S T), “ D at a A n al yti c s f or H u m a n- c e ntri c C y b er- p h y si c al S y st e m s, ” D a e g u, K or e a,N o v e m b er 2 0 1 3.
4. T ar e k A b d el z a h er, A w ar d T al k, I E E E R e al-ti m e S y st e m s S y m p o si u m, “ C y b er- p h y si c al S y st e m s i nS o ci al S p a c e s: A D at a R eli a bilit y P er s p e cti v e, ” V a n c o u v er, C a n a d a, D e c e m b er 2 0 1 3. N ot e: T h eI E E E R T S S A w ar d T al k i s a n i n vit e d t al k gi v e n b y t h e r e ci pi e nt of t h e I E E E O ut st a n di n g Te c h ni c alA c hi e v e m e nt a n d L e a d er s hi p A w ar d i n R e al-ti m e S y st e m s, t h e y e ar f oll o wi n g t h e a w ar d.
5. T ar e k A b d el z a h er, I n vit e d T al k, H o n g K o n g P ol yt e c h ni c U ni v er sit y, “ S o ci al S e n si n g: M a ki n g R eli a bl eO b s er v ati o n s fr o m U nr eli a bl e D at a, ” H o n g K o n g, D e c e m b er 2 0 1 3.
6. T ar e k A b d el z a h er, I n vit e d T al k, UI U C ( D e p art m e nt of A gri c ult ur al a n d Bi ol o gi c al E n gi n e eri n g), “ S o-ci al S e n si n g: M a ki n g R eli a bl e O b s er v ati o n s fr o m U nr eli a bl e D at a, ” Ur b a n a, I L, J a n u ar y 2 0 1 3.
7. T ar e k A b d el z a h er, K e y n ot e T al k, D a ni s h A c a d e m y of Te c h ni c al S ci e n c e s ( Bi g D at a S e mi n ar), “ S o ci alS e n si n g: M a ki n g R eli a bl e O b s er v ati o n s fr o m U nr eli a bl e D at a, ” K e y n ot e T al k, A al b or g, D e n m ar k,Fe br u ar y 2 0 1 4.
1 L a b o r a t o r y of I nf o r m a ti o n, N e t w o r ki n g a n d C o m m u ni c a ti o n S ci e n c e s, P a ri s, Fr a n c e.
4 8
8. J e ff B ur k e, k e y n ot e, I FI P N et w or ki n g 2 0 1 4, “ W h y ar c hit e ct ur e m att er s t o e v er y o n e: Cr e ati vit y o n t h eF ut ur e I nt er n et ”, Tr o n d h ei m, N or w a y, J u n e 3, 2 0 1 4.
9. J e ff B ur k e, i n vit e d t al k. “ T h e C o n diti o n s of Al g orit h mi c Lif e, O c c a m s H o ur gl a s s, M ell o n R e s e ar c hI niti ati v e i n Di git al C ult ur e s ”, U C D a vi s, M a y 1 5- 1 6, 2 0 1 4.
1 0. J e ff B ur k e, i n vit e d t al k. H u a w ei C or p or at e-l e v el S ci e n c e & Te c h n ol o g y W or k s h o p, “ N a m e d D at aN et w or ki n g a n d t h e I nt e r n et of E v er yt hi n g ”, H u a w ei h e a d q u art er s, S h e n z e n, C hi n a, M a y 1 3, 2 0 1 4.
1 1. J e ff B ur k e, i n vit e d t al k. Bi g C o nf er e n c e, “ Bi g D at a a n d t h e Bi g N et w or k ”, U ni v er sit y of C alif or ni a,Ir vi n e, A pril 1 1, 2 0 1 4.
1 2. J e ff B ur k e, i n vit e d t al k. H u a w ei S ci e n c e & Te c h n ol o g y W or k s h o p, “ N a m e d D at a N et w or ki n g a n d t h eI nt er n et of E v er yt hi n g ”, F ut ur e w ei, S a nt a Cl ar a, M ar c h 1 1, 2 0 1 4.
1 3. J e ff B ur k e, i n vit e d t al k. W o o d b ur y U ni v er sit y, “ St ori e s t o S y st e m s t o Ar c hit e ct ur e s ”, J a n u ar y 1 3,2 0 1 4.
1 4. J e ff B ur k e, i n vit e d t al k. Ci n e gri d, “ N a m e d D at a N et w or ki n g Vi d e o Str e a mi n g a n d C o nf e r e n ci n g ”,D e c e m b er 1 0, 2 0 1 3.
1 5. J e ff B ur k e. P a c k et Vi d e o C o nf er e n c e, c o- c h air, I nf or m ati o n- C e nt eri c N et w or ki n g S p e ci al S e s si o n.Ci s c o, S a n J o s e, D e c e m b er 1 2, 2 0 1 3.
1 6. J e ff B ur k e, i n vit e d t al k. N ati o n al S p e a k er s C o nf er e n c e, “ T h e N e xt G e n er ati o n of St or yt elli n g: T h eF ut ur e of t h e E nt ert ai n m e nt I n d u str y i n a M o bil e W orl d ”, O ct o b er 2 5, 2 0 1 3.
1 7. C hri st o s P a p a d o p o ul o s, C at hi e Ol c h a n o w s k y, S u s mit S h a n ni gr a p hi, St e v e Di B e n e d ett o, D a vi d R a n-d all, K ell y Witt m e y er, D o n D a zli c h, a n d M ar k Br a n s o n, i n vit e d t al k, N S F C C- NI E PI W or k s h o p,“ S u p p orti n g Cli m at e A p pli c ati o n s o v er N a m e d D at a N et w or ki n g, ” M a y 1, 2 0 1 4 Arli n gt o n, V A.
1 8. C hri st o s P a p a d o p o ul o s, C at hi e Ol c h a n o w s k y, a n d D a vi d R a n d all, i n vit e d t al k, I nt er n et 2 S u m mit,“ S u p p orti n g Cli m at e A p pli c ati o n s o v er N a m e d D at a N et w or ki n g, ” A pril 7, 2 0 1 4 D e n v er, C O.
1 9. C hri st o s P a p a d o p o ul o s, C at hi e Ol c h a n o w s k y, S u s mit S h a n ni gr a p hi, St e v e Di B e n e d ett o, D a vi d R a n d all,K ell y Witt m e y er, D o n D a zli c h, a n d M ar k Br a n s o n, i n vit e d p a p er, L A N M A N W or k s h o p, “ S u p p orti n gCli m at e A p pli c ati o n s o v er N a m e d D at a N et w or ki n g, ” M a y 2 3, 2 0 1 4 R e n o, N V.
2 0. C hri st o s P a p a d o p o ul o s, C at hi e Ol c h a n o w s k y, S u s mit S h a n ni gr a p hi, St e v e Di B e n e d ett o, D a vi d R a n d all,K ell y Witt m e y er, D o n D a zli c h, a n d M ar k Br a n s o n, i n vit e d t al k, F T W W or k s h o p, “ S u p p orti n g Cli m at eA p pli c ati o n s o v er N a m e d D at a N et w or ki n g, ” J ul y 1 6, 2 0 1 4, B o ul d er, C O.
2 1. C hri st o s P a p a d o p o ul o s, C at hi e Ol c h a n o w s k y, S u s mit S h a n ni gr a p hi, St e v e Di B e n e d ett o, D a vi d R a n-d all, K ell y Witt m e y er, D o n D a zli c h, a n d M ar k Br a n s o n, i n vit e d t al k, N D N C o m m u nit y M e eti n g,“ S u p p orti n g Cli m at e A p pli c ati o n s o v er N a m e d D at a N et w or ki n g, ” S e pt e m b er 2 0 1 4.
2 2. C hri st o s P a p a d o p o ul o s, C at hi e Ol c h a n o w s k y, S u s mit S h a n ni gr a p hi, St e v e Di B e n e d ett o, D a vi d R a n d all,K ell y Witt m e y er, D o n D a zli c h, a n d M ar k Br a n s o n, i n vit e d t al k, C o o p er ati v e I n stit ur e f or R e s e ar c h i nt h e At m o s p h er e ( CI R A), “ S u p p orti n g Cli m at e A p pli c ati o n s o v er N a m e d D at a N et w or ki n g, ” S e pt e m b er9, 2 0 1 4, F ort C olli n s, C O.
2 3. B ei c h u a n Z h a n g, i n vit e d t al k, “ A d a pti v e F or w ar di n g i n N a m e d D at a N et w or ki n g ”, U ni v er sit y of S ci e n c ea n d Te c h n ol o g y, C hi n a, O ct o b er 1 9, 2 0 1 3.
2 4. B ei c h u a n Z h a n g, i n vit e d t al k, “ U p d at e o n N D N S p e c ”, I C N R G m e eti n g I E T F 8 8, N o v e m b er 2 0 1 3.
2 5. B ei c h u a n Z h a n g, i n vit e d t al k, “ N a m e d D at a N et w or ki n g: Ar c hit e ct ur e a n d C h all e n g e s ”, T h e Fir st tH otI C N w or k s h o p, B eiji n g, D e c e m b er 7, 2 0 1 3.
2 6. B ei c h u a n Z h a n g, i n vit e d t al k, “ N a m e d D at a N et w or ki n g ”, B eiji n g I n stit ut e of Te c h n ol o g y, D e c. 2 0 1 3.
2 7. B ei c h u a n Z h a n g, i n vit e d t al k, “ N a m e d D at a N et w or ki n g ”, T h e 3r d F ut ur e N et w or k D e v el o p m e nt a n dI n n o v ati o n F or u m, D e c e m b er 1 7, 2 0 1 3.
2 8. B ei c h u a n Z h a n g, i n vit e d t al k, “ N a m e d D at a N et w or ki n g ”, Xi A n Ji a ot o n g U n., C hi n a, J u n e 2 0 1 4.
4 9
C h a p t e r 7
P u bli c a ti o n s
Li st e d b el o w ar e o ur p u bli c ati o n s d uri n g Ye ar 4 of t h e N D N pr oj e ct.
1. “ O n t h e R ol e of R o uti n g i n N a m e d D at a N et w or ki n g ”, b y C h e n g Yi, J er al d A br a h a m, Al e x a n d erAf a n a s y e v, L a n W a n g, B ei c h u a n Z h a n g, Li xi a Z h a n g. 1 st A C M C o nf er e n c e o n I nf or m ati o n- C e ntri cN et w or ki n g, P ari s, Fr a n c e, S e pt e m b er 2 0 1 4.
2. “ VI P: A Fr a m e w or k f or J oi nt D y n a mi c F or w ar di n g a n d C a c hi n g i n N a m e d D at a N et w or k s ”, b y E d m u n dYe h, Tr a c e y H o, Yi n g C ui, Mi c h a el B ur d, R a n Li u, D er e k L e o n g. 1 st A C M C o nf er e n c e o n I nf or m ati o n-C e ntri c N et w or ki n g, P ari s, Fr a n c e, S e pt e m b er 2 0 1 4.
3. “ C o n s u m er- Pr o d u c er A PI f or N a m e d D at a N et w or ki n g ” b y Il y a M oi s e e n k o a n d Li xi a Z h a n g. P o st er,1 st A C M C o nf er e n c e o n I nf or m ati o n- C e ntri c N et w or ki n g, P ari s, Fr a n c e, S e pt e m b er 2 0 1 4.
4. “ Kit e: A M o bilit y S u p p ort S c h e m e f or N D N ” b y Y u Z h a n g, H o n gli Z h a n g, Li xi a Z h a n g. P o st er, 1 stA C M C o nf e r e n c e o n I nf or m ati o n- C e ntri c N et w or ki n g, P ari s, Fr a n c e, S e pt e m b er 2 0 1 4.
5. “i S y n c: A Hi g h P erf or m a n c e a n d S c al a bl e D at a S y n c hr o ni z ati o n Pr ot o c ol f or N a m e d D at a N et w or ki n g ”b y We nli a n g F u, Hil a B e n A br a h a m, P atri c k Cr o wl e y. P o st er, 1 st A C M C o nf er e n c e o n I nf or m ati o n-C e ntri c N et w or ki n g, P ari s, Fr a n c e, S e pt e m b er 2 0 1 4.
6. “ N a m e d D at a N et w or ki n g ” b y L. Z h a n g, A. Af a n a s y e v, J. B ur k e, cl a ff y, L. W a n g, V. J a c o b s o n, P.Cr o wl e y, C. P a p a d o p o ul o s, B. Z h a n g. A C M SI G C O M M C o m p ut er C o m m u ni c ati o n R e vi e w ( C C R),J ul y 2 0 1 4.
7. “ T h e I nf or m ati o n F u n n el: E x pl oiti n g N a m e d D at a f or I nf or m ati o n- m a xi mi zi n g D at a C oll e cti o n ” b yS hi g u a n g W a n g, T ar e k A b d el z a h er, S a nt h o s h G aj e n dr a n, Ajit h H er g a, S a c hi n K ul k ar ni, S h e n Li,H e n g c h a n g Li u, C h et h a n S ur e s h, A b hi s h e k Sr e e n at h, H o n g w ei W a n g, Willi a m Dr o n, Ali c e L e u n g,R a m e s h G o vi n d a n, J o h n H a n c o c k. I n Pr o c. 1 0t h I E E E I nt er n ati o n al C o nf er e n c e o n Di stri b ut e dC o m p uti n g i n S e n s or S y st e m s ( D C O S S), M ari n a D el R e y, C A, M a y 2 0 1 4.
8. “ S c al a bl e P e n di n g I nt er e st T a bl e D e si g n: Fr o m Pri n ci pl e s t o Pr a cti c e ” b y H a o w ei Y u a n a n d P atri c kCr o wl e y. I N F O C O M 2 0 1 4, T or o nt o, C a n a d a, A pril- M a y 2 0 1 4.
9. “ V A N E T vi a N a m e d D at a N et w or ki n g ” b y Gi uli o Gr a s si, D a vi d e P e s a v e nt o, Gi o v a n ni P a u, R a m aV u y y ur u, R y uji W a ki k a w a, Li xi a Z h a n g. I E E E I N F O C O M 2 0 1 4 W or k s h o p o n N a m e Ori e nt e d M o bilit y( N O M), T or o nt o, C a n a d a, A pril- M a y 2 0 1 4.
1 0. “ L et s C hr o n o S y n c: D e c e ntr ali z e d D at a s et St at e S y n c hr o ni z ati o n i n N a m e d D at a N et w or ki n g ” b yZ h e n k ai Z h u a n d Al e x a n d er Af a n a s y e v. Pr o c e e di n g s of t h e 2 1 st I E E E I nt er n ati o n al C o nf er e n c e o nN et w or k Pr ot o c ol s (I C N P 2 0 1 3), G o etti n g e n, G er m a n y, O ct o b er 2 0 1 3.
1 1. “ S e c urit y E v al u ati o n of a C o ntr ol S y st e m U si n g N a m e d D at a N et w or ki n g ” b y Vi ct or P er e z, M e vl utT ur k er G ari p, Sil a s L a m, a n d Li xi a Z h a n g Ei g ht h W or k s h o p o n S e c ur e N et w or k Pr ot o c ol s ( N P S e c),O ct o b er 2 0 1 3.
5 0
1 2. “ P erf or m a n c e m e a s ur e m e nt of t h e C C N x s y n c hr o ni z ati o n pr ot o c ol ” b y Hil a B e n A br a h a m a n d P atri c kCr o wl e y. I n Pr o c e e di n g s of t h e 9t h A C M /I E E E S y m p o si u m o n Ar c hit e ct ur e s f or N et w or ki n g a n dC o m m u ni c ati o n s S y st e m s ( A N C S), S a n J o s e, C A, O ct o b er 2 0 1 3.
N D N T e c h ni c al R e p o r t s
All t h e r e p ort s ar e a v ail a bl e o nli n e at h t t p : / / n a m e d - d a t a . n e t / p u b l i c a t i o n s / t e c h r e p o r t s /
• “ N D N C o m m o n Cli e nt Li br ari e s ” b y J e ff T h o m p s o n a n d J e ff B ur k e. N D N Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 2 4,R e vi si o n 1: S e pt e m b er 5, 2 0 1 4.
• “ A n E n d or s e m e nt- b a s e d K e y M a n a g e m e nt S y st e m f or D e c e ntr ali z e d N D N C h at A p pli c ati o n ” b y Yi n g diY u, Al e x a n d er Af a n a s y e v, Z h e n k ai Z h u, a n d Li xi a Z h a n g. N D N Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 2 3, R e vi si o n1: J ul y 2 2, 2 0 1 4.
• “ N D N Te c h ni c al M e m o: N a mi n g C o n v e nti o n s ” b y N D N Pr oj e ct Te a m. N D N Te c h ni c al R e p ort N D N-0 0 2 2, R e vi si o n 1: J ul y 2 1, 2 0 1 4.
• “ N F D D e v el o p e r s G ui d e ” b y Al e x a n d er Af a n a s y e v, J u n xi a o S hi, B ei c h u a n Z h a n g, Li xi a Z h a n g, Il y aM oi s e e n k o, Yi n g di Y u, We nt a o S h a n g, Yi H u a n g, J er al d P a ul A br a h a m, St e v e Di B e n e d ett o, C h e n g y uF a n, C hri st o s P a p a d o p o ul o s, D a vi d e P e s a v e nt o, Gi uli o Gr a s si, Gi o v a n ni P a u, H a n g Z h a n g, Ti a n S o n g,H a o w ei Y u a n, Hil a B e n A br a h a m, P atri c k Cr o wl e y, S y e d O b ai d A mi n, Vi n c e L e h m a n, a n d L a n W a n g.N D N Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 2 1, R e vi si o n 1: J ul y 1, 2 0 1 4.
• “ Kit e: A M o bilit y S u p p ort S c h e m e f or N D N ” b y Y u Z h a n g, H o n gli Z h a n g, a n d Li xi a Z h a n g. N D NTe c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 2 0, R e vi si o n 1: J u n e 3, 2 0 1 4.
• “ N a m e d D at a N et w or ki n g ” b y Li xi a Z h a n g, Al e x a n d er Af a n a s y e v, J e ffr e y B ur k e, V a n J a c o b s o n, k ccl a ff y, P atri c k Cr o wl e y, C hri st o s P a p a d o p o ul o s, L a n W a n g, a n d B ei c h u a n Z h a n g. N D N Te c h ni c alR e p ort N D N- 0 0 1 9, R e vi si o n 1: 1 0 A pril 2 0 1 4.
• “ A W orl d o n N D N: A ff or d a n c e s & I m pli c ati o n s of t h e N a m e d D at a N et w or ki n g F ut ur e I nt er n et Ar-c hit e ct ur e ” b y K ati e S hilt o n, J e ff B ur k e, k c cl a ff y, C h arl e s D u a n, a n d Li xi a Z h a n g. N D N Te c h ni c alR e p ort N D N- 0 0 1 8, R e vi si o n 1: 1 1 A pril 2 0 1 4.
• “ C o n s u m er- Pr o d u c er A PI f or N a m e d D at a N et w or ki n g ” b y Il y a M oi s e e n k o a n d Li xi a Z h a n g. N D NTe c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 1 7, Fe br u ar y 2 0 1 4
• “ O n t h e R ol e of R o uti n g i n N a m e d D at a N et w or ki n g ” b y C h e n g Yi, J er al d A br a h a m, Al e x a n d erAf a n a s y e v, L a n W a n g, B ei c h u a n Z h a n g, Li xi a Z h a n g. N D N Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 1 6, D e c e m b er2 0 1 3
• “ N D N Bl u e: N D N o v er Bl u et o ot h ” b y Arj u n Att a m, Il y a M oi s e e n k o. N D N Te c h ni c al R e p ort N D N-0 0 1 5, N o v e m b er 2 0 1 3
• “ T h e D e v el o p m e nt a n d E x p eri m e nt ati o n wit h N D N. J S, a J a v a S cri pt Cli e nt Li br ar y f or N a m e d D at aN et w or ki n g ” b y We nt a o S h a n g, J e ff T h o m p s o n, J e ff B ur k e, a n d Li xi a Z h a n g. N D N Te c h ni c al R e p ortN D N- 0 0 1 4, A u g u st 2 0 1 3.
• “ A N e w P er s p e cti v e o n M o bilit y S u p p ort ” b y Z h e n k ai Z h u, Al e x a n d er Af a n a s y e v, a n d Li xi a Z h a n g.N D N Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 1 3, J ul y 2 0 1 3.
• “ Fil e S y n c / N D N: P e er-t o- P e er Fil e S y n c o v er N a m e d D at a N et w or ki n g ” b y J. Li n d bl o m, Mi n g- C h u nH u a n g, J. B ur k e, Li xi a Z h a n g. N D N Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 1 2, M ar c h 2 0 1 3.
• “ A ut h e nti c at e d Li g hti n g C o ntr ol U si n g N a m e d D at a N et w or ki n g ” b y J. B ur k e, A. H or n, a n d A. M ar-i a n a nt o ni. N D N Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 1 1, O ct o b er 2 0 1 2.
• “ E g al C ar: A P e er-t o- P e er C ar R a ci n g G a m e S y n c hr o ni z e d O v er N a m e d D at a N et w or ki n g ” b y Z. Q ua n d J. B ur k e. N D N Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 1 0, O ct o b er 2 0 1 2.
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• “ D e pl o yi n g K e y M a n a g e m e nt o n N D N Te st b e d ” b y C h a o yi Bi a n, Z h e n k ai Z h u, Al e x a n d er Af a n a s y e v,Er si n U z u n, a n d Li xi a Z h a n g. N D N Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 0 9, R e vi si o n 2, Fe br u ar y 2 0 1 3.
• “ C hr o n o s: S er v erl e s s M ulti- U s er C h at O v er N D N ” b y Z. Z h u, C. Bi a n, A. Af a n a s y e v, V. J a c o b s o n,a n d L. Z h a n g. N D N Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 0 8, O ct o b er 2 0 1 2.
• “ N D N Vi d e o: Li v e a n d Pr er e c or d e d Str e a mi n g o v er N D N ” b y D er e k K uli n s ki a n d J e ff B ur k e. N D NTe c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 0 7, S e pt e m b er 2 0 1 2.
• “ N D N L P: A Li n k Pr ot o c ol f or N D N ” b y J u n xi a o S hi a n d B ei c h u a n Z h a n g. N D N Te c h ni c al R e p ortN D N- 0 0 0 6, J ul y 2 0 1 2.
• “ n d n SI M: N D N si m ul at or f or N S- 3 ” b y Al e x a n d er Af a n a s y e v, Il y a M oi s e e n k o, a n d Li xi a Z h a n g. N D NTe c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 0 5, R e vi si o n 2, O ct o b er 2 0 1 2.
• “ S c ali n g N D N R o uti n g: Ol d T al e, N e w D e si g n ” b y Al e x a n d er Af a n a s y e v, C h e n g Yi, L a n W a n g,B ei c h u a n Z h a n g, a n d Li xi a Z h a n g. N D N Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 0 4, R e vi si o n 1: J ul y 1 8, 2 0 1 3.
• “ O S P F N: A n O S P F B a s e d R o uti n g Pr ot o c ol f or N a m e d D at a N et w or ki n g ” b y L a n W a n g, A K MM a h m u d ul H o q u e, C h e n g Yi, A d a m Al y y a n, a n d B ei c h u a n Z h a n g. N D N Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 0 3,J ul y 2 0 1 2.
• “ A C a s e f or St at ef ul F or w ar di n g Pl a n e ” b y C h e n g Yi, Al e x a n d er Af a n a s y e v, Il y a M oi s e e n k o, L a nW a n g, B ei c h u a n Z h a n g, a n d Li xi a Z h a n g. N D N Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 0 2, J ul y 2 0 1 2.
• “ N a m e d D at a N et w or ki n g ” b y t h e N D N pr oj e ct t e a m. N D N Te c h ni c al R e p ort N D N- 0 0 0 1, O ct o b er2 0 1 0.
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