专题导读

互联网的应用模式正在进行从以连接主机为主到以内容资源访问为主的转变，因此以命名资源访问为核心的应用正深刻地影响着互联网的使用和演变。近年来网络界的研究者在未来互联网体系结构研究中提出了一系列针对命名资源的高效访问的新网络体系结构，包括：DONA、CCN/NDN、PURSUIT、NetInf、COMET、CONVERGENCE和Connect等，其中大多数是美国和欧盟资助的未来网络研究项目。我国在“973”计划和“863”计划等项目中对ICN （information-centric networking，信息中心网络）开展了研究。这些新的体系结构由于其面向内容资源（或称为面向数据、面向信息等）被国际学术界统称为“信息中心网络”。与当今IP网络对内容资源所在的主机寻址不同，ICN体系结构的特点是直接对网络内容资源进行命名。这些体系结构的最主要目标是支持高效、可扩展的内容资源访问。

由于设计侧重点和采用的具体技术的差异，ICN的众多体系结构方案在网络体系结构的设计细节上不尽相同，其中有代表性的是命名数据网络（named data networking，NDN）。 2010 年，美国加州洛杉矶大学Zhang L X教授联合PARC以及其他多家高校和研究机构在CCN （content-centric networking）的基础上，提出了针对下一代互联网的名为NDN的研究项目，得到美国国家科学基金未来互联网体系结构 （Future Internet Architecture，FIA）项目的资助。2014年，该项目继续得到FIA新一阶段项目FIA-NP的资助。NDN已成为未来互联网体系结构的重要研究方向之一，本次专题的多篇论文就聚焦解决NDN中的研究问题。

为了推动国内未来互联网的研究，2013年12月由北京大学计算机科学技术研究所和中国计算机学会青年计算机科技论坛共同主办的第一届信息中心网络技术研讨会（HotICN2013）在北京大学召开，得到国家“863”计划项目“未来网络体系架构和创新环境”的支持。会议围绕未来网络体系结构，以特邀报告和专题讨论形式，交流未来互联网体系结构、ICN的命名规则与挑战、网络内置缓存机制和NDN应用前景等。本次会议是国内第一个专门的ICN技术研讨会，吸引了国内外一百余位学术界、企业界人士参加 (会议详情可以参考会议网站http://www.hoticn.org/)。本期专题策划人作为国家“863”计划项目“未来网络体系架构和创新环境”的项目负责人和课题负责人，是HotICN2013会议的主要组织者，专题文章的作者来自HotICN2013会议的特邀报告者和专题讨论参与者。

《内容中心网络中名字查找技术的研究》对NDN名字路由的高速查找和存储等核心问题进行了深入剖析。针对名字路由表具有的规模大、复杂度高、更新频率高等特点，提出一种基于布隆过滤器的快速名字查找方法，同时设计了一种多步进对齐转移数组（multiple aligned transition array，MATA）的查找结构及其算法，可利用GPU的大规模并行处理能力加速名字查找。这些工作表明，大规模名字路由表、线速名字查找和高速更新是可行的，并为商用内容中心网络路由器的研制提供了理论基础和技术方案。

《基于NetFPGA10G的网络组件存储功能设计与实现》围绕ICN节点的硬件实现，提供了一个具有缓存功能、数据平面和控制层面分离的内容中心路由器设计方案。基于NetFPGA10G开放性硬件平台，开发网卡—主机内存共享技术，使NetFPGA10G通过PCIE总线管理主机内存，从而实现网络数据分组的缓存、查找和替换。本文提出的具有内容缓存功能的网络组件设计，为内容中心网络路由器的研制提供了有益的探索。

《未来互联网体系结构标识方案研究》对互联网标识体系进行了总结和分析。互联网现有IP标识既表示节点的身份信息又表示节点的位置信息，造成了IP地址语义过载。对国际主流的未来互联网标识体系进行了分类，从移动性支持、安全性、可聚合性、灵活性等角度进行了系统比较。标识体系作为未来网络体系架构的基石之一，对其面临的挑战和研究方向进行了较好的综述。

《命名数据网络内容分发机制研究与探讨》系统介绍了NDN的基本原理和国内外研究现状。重点介绍NDN在内容分发方面的概念和模型；分析NDN内容分发机制在转发策略、冗余控制、拥塞控制和访问控制4个方向面临的问题和当前国内外的研究进展，并指出潜在的研究方向。

《面向ICN的动态自适应流媒体算法》研究了动态自适应流媒体在信息中心网络中面临的问题和解决方案，是一个ICN如何支持传统HTTP流媒体应用的较好的例子。针对网络缓存对动态流媒体带来的新挑战，提出一种基于预估和中断机制的动态自适应流媒体算法，充分利用ICN和可用带宽资源提高流媒体用户的质量体验。

《NDN中基于蚁群替换算法的邻居协作缓存管理策略》研究了NDN的协作缓存机制，高效的缓存管理对提升NDN的整体性能具有重要意义。基于邻域协作的思想，提出了一种邻居协作缓存管理（ACNCM）策略。根据缓存数据的大小、使用频率以及邻居副本信息等，定义本地缓存价值和协作替换参数，并用蚁群优化算法求解最优化问题。实验结果表明ACNCM缓存管理机制在总体性能上有明显提高。

《信息中心网络中授权视频访问控制》围绕ICN内置缓存带来的版权盗用等安全问题，研究了ICN内容分发的版权保护机制。提出一种基于分割和数字水印的访问控制方案，将视频分割成可缓存的 PCB（public content block，公开内容块）和不可缓存的 CKB（content key block，内容密钥块），只有同时获得这两个块后才能获得授权，从而实现版权的访问控制，并利用数字水印实现泄密追踪。

ICN仍然是国际的前沿研究领域，仍处于不断探索和发展之中。希望本专题的成果与观点可以引发同行的思考和讨论。在此，也对各位作者的积极支持和辛勤工作表示衷心的感谢！

专题策划人：毕军，男，于清华大学计算机系获得博士、硕士、学士学位，毕业后赴美国贝尔实验室从事博士后研究工作，任贝尔实验室研究员。2003年由清华大学引进回国工作，现任清华大学网络科学与网络空间研究院网络体系结构和IPv6研究室主任、教授、博士生导师，国家“863”计划项目“未来网络体系结构和创新环境”首席专家。目前主要从事新型互联网协议和新型网络体系结构领域的研究工作。入选教育部“新世纪优秀人才”，获得国家科学技术进步奖二等奖、多项部委一等奖。任亚洲未来互联网学会（AsiaFI）主席，在ICN领域担任 INFOCOM2014-NOM、Mobihoc2012-NOM等多个国际学术会议主席，担任国内首届HotICN2013会议主席。在SDN研究领域也在多个国际国内会议和组织中有重要学术兼职。近5年发表学术论文百余篇（其中SCI收录源20余篇），以第一发明人获得授权国家发明专利15项，在IETF制订国际标准草案20余项，颁布或已获批准4项。

专题策划人：张行功，男，博士，北京大学副研究员，纽约大学访问学者，主要从事信息中心网络、多媒体网络和视频通信等方向的研究工作，国家“863”计划“未来网络体系结构和创新环境”课题4“内容寻址关键技术”负责人。发表SIGCOMM、INFOCOM等国际学术论文20多篇，申请国际和国内专利多项，获得国际学术会议VCIP2012和PCM2008 优秀论文奖；承担国家“863”计划、“973”计划和科技支撑计划等多个项目，获国家科学技术进步奖二等奖和教育部一等奖；主持研发国内第一款数字化播出系统，并得到广泛应用。