Enhancing information-centric networking for a name-based internet of things

Abstract

The way we use the Internet has been evolving since its origins. Nowadays, users are more interested in accessing contents and services with high demands in terms of bandwidth, security and mobility. This evolution has triggered the emergence of novel networking architectures targeting current, as well as future, utilisation demands. Information-Centric Networking (ICN) is a prominent example of these novel architectures that moves away from the current host-centric communications and centres its networking functions around content. Parallel to this, new utilisation scenarios in which smart devices interact with one another, as well as with other networked elements, have emerged to constitute what we know as the Internet of Things (IoT). IoT is expected to have a significant impact on both the economy and society. However, fostering the widespread adoption of IoT requires many challenges to be overcome. Despite recent developments, several issues concerning the deployment of IPbased IoT solutions on a large scale are still open. The fact that IoT is focused on data and information rather than on point-topoint communications suggests the adoption of solutions relying on ICN architectures. In this context, this work explores the ground concepts of ICN to develop a comprehensive vision of the principal requirements that should be met by an IoT-oriented ICN architecture. This vision is complemented with solutions to fundamental issues for the adoption of an ICN-based IoT. First, to ensure the freshness of the information while retaining the advantages of ICN’s in-network caching mechanisms. Second, to enable discovery functionalities in both local and large-scale domains. The proposed mechanisms are evaluated through both simulation and prototyping approaches, with results showcasing the feasibility of their adoption. Moreover, the outcomes of this work contribute to the development of new compelling concepts towards a full-fledged Named Network of Things.

A forma como usamos a Internet tem vindo a evoluir desde a sua criação. Atualmente, os utilizadores estão mais interessados em aceder a conteúdos e serviços, com elevados requisitos em termos de largura de banda, segurança e mobilidade. Esta evolução desencadeou o desenvolvimento de novas arquiteturas de rede, visando os atuais, bem como os futuros, requisitos de utilização. As Redes Centradas à Informação (Information-Centric Networking - ICN) são um exemplo proeminente destas novas arquiteturas que, em vez de seguirem um modelo de comunicação centrado nos dispositivos terminais, centram as suas funções de rede em torno do próprio conteúdo. Paralelamente, novos cenários de utilização onde dispositivos inteligentes interagem entre si, e com outros elementos de rede, têm vindo a aparecer e constituem o que hoje conhecemos como a Internet das Coisas (Internet of Things - IoT ). É esperado que a IoT tenha um impacto significativo na economia e na sociedade. No entanto, promover a adoção em massa da IoT ainda requer que muitos desafios sejam superados. Apesar dos desenvolvimentos recentes, vários problemas relacionados com a adoção em larga escala de soluções de IoT baseadas no protocolo IP estão em aberto. O facto da IoT estar focada em dados e informação, em vez de comunicações ponto-a-ponto, sugere a adoção de soluções baseadas em arquiteturas ICN. Neste sentido, este trabalho explora os conceitos base destas soluções para desenvolver uma visão completa dos principais requisitos que devem ser satisfeitos por uma solução IoT baseada na arquitetura de rede ICN. Esta visão é complementada com soluções para problemas cruciais para a adoção de uma IoT baseada em ICN. Em primeiro lugar, assegurar que a informação seja atualizada e, ao mesmo tempo, manter as vantagens do armazenamento intrínseco em elementos de rede das arquiteturas ICN. Em segundo lugar, permitir as funcionalidades de descoberta não só em domínios locais, mas também em domínios de larga-escala. Os mecanismos propostos são avaliados através de simulações e prototipagem, com os resultados a demonstrarem a viabilidade da sua adoção. Para além disso, os resultados deste trabalho contribuem para o desenvolvimento de conceitos sólidos em direção a uma verdadeira Internet das Coisas baseada em Nomes.