AbstractsComputer Science

In-network caching aims at improving content delivery and alleviating pressures on network bandwidth by leveraging universally networked caches. This thesis studies the design of cooperative in-network caching strategy from three perspectives: content, topology and cooperation, specifically focuses on the mechanisms of content delivery and cooperation policy and their impacts on the performance of cache networks. The main contributions of this thesis are twofold. From measurement perspective, we show that the conventional metric hit rate is not sufficient in evaluating a caching strategy on non-trivial topologies, therefore we introduce footprint reduction and coupling factor, which contain richer information. We show cooperation policy is the key in balancing various tradeoffs in caching strategy design, and further investigate the performance impact from content per se via different chunking schemes. From design perspective, we first show different caching heuristics and smart routing schemes can significantly improve the caching performance and facilitate content delivery. We then incorporate well-defined fairness metric into design and derive the unique optimal caching solution on the Pareto boundary with bargaining game framework. In addition, our study on the functional relationship between cooperation overhead and neighborhood size indicates collaboration should be constrained in a small neighborhood due to its cost growing exponentially on general network topologies. Verkonsisäinen välimuistitallennus pyrkii parantamaan sisällöntoimitusta ja helpottamaan painetta verkon siirtonopeudessa hyödyntämällä universaaleja verkottuneita välimuisteja. Tämä väitöskirja tutkii yhteistoiminnallisen verkonsisäisen välimuistitallennuksen suunnittelua kolmesta näkökulmasta: sisällön, topologian ja yhteistyön kautta, erityisesti keskittyen sisällöntoimituksen mekanismeihin ja yhteistyökäytäntöihin sekä näiden vaikutuksiin välimuistiverkkojen performanssiin. Väitöskirjan suurimmat aikaansaannokset ovat kahdella saralla. Mittaamisen näkökulmasta näytämme, että perinteinen metrinen välimuistin osumatarkkuus ei ole riittävä ei-triviaalin välimuistitallennusstrategian arvioinnissa, joten esittelemme parempaa informaatiota sisältävät jalanjäljen pienentämisen sekä yhdistämistekijän. Näytämme, että yhteistyökäytäntö on avain erilaisten välimuistitallennusstrategian suunnitteluun liittyvien kompromissien tasapainotukseen ja tutkimme lisää sisällön erilaisten lohkomisjärjestelmien kautta aiheuttamaa vaikutusta performanssiin. Suunnittelun näkökulmasta näytämme ensin, kuinka erilaiset välimuistitallennuksen heuristiikat ja viisaan reitityksen järjestelmät parantavat merkittävästi välimuistitallennusperformanssia sekä helpottavat sisällön toimitusta. Sisällytämme sitten suunnitteluun hyvin määritellyn oikeudenmukaisuusmittarin ja johdamme uniikin optimaalin välimuistitallennusratkaisun Pareto-rintamalla neuvottelupelin kehyksissä. Lisäksi tutkimuksemme yhteistyökustannusten ja naapurustokoon funktionaalisesta suhteesta…