Named Data Networking (NDN) is one of five projects funded by the U.S. National Science Foundation under its Future Internet Architecture Program. NDN has its roots in an earlier project, Content-Centric Networking (CCN), which Van Jacobson first publicly presented in 2006. The NDN project investigates Jacobson's proposed evolution from today's host-centric network architecture (IP) to a data-centric network architecture (NDN). This conceptually simple shift has far-reaching implications for how we design, develop, deploy, and use networks and applications. We describe the motivation and vision of this new architecture, and its basic components and operations. We also provide a snapshot of its current design, development status, and research challenges. More information about the project, including prototype implementations, publications, and annual reports, is available on named-data.net.

In recent years, a wide variety of mobile computing devices has emerged, including portables, palmtops, and personal digital assistants. Providing adequate network connectivity for these devices will require a new generation of wireless LAN technology. In this paper we study media access protocols for a single channel wireless LAN being developed at Xerox Corporation's Palo Alto Research Center. We start with the MACA media access protocol first proposed by Karn [9] and later refined by Biba [3] which uses an RTS-CTS-DATA packet exchange and binary exponential back-off. Using packet-level simulations, we examine various performance and design issues in such protocols. Our analysis leads to a new protocol, MACAW, which uses an RTS-CTS-DS-DATA-ACK message exchange and includes a significantly different backoff algorithm.

Sink mobility brings new challenges to large-scale sensor networking. It suggests that information about each mobile sink's location be continuously propagated through the sensor field to keep all sensor nodes updated with the direction of forwarding future data reports. Unfortunately frequent location updates from multiple sinks can lead to both excessive drain of sensors' limited battery power supply and increased collisions in wireless transmissions. In this paper we describe TTDD, a Two-Tier Data Dissemination approach that provides scalable and efficient data delivery to multiple mobile sinks. Each data source in TTDD proactively builds a grid structure which enables mobile sinks to continuously receive data on the move by flooding queries within a local cell only. TTDD's design exploits the fact that sensor nodes are stationary and location-aware to construct and maintain the grid structures with low overhead. We have evaluated TTDD performance through both analysis and extensive simulation experiments. Our results show that TTDD handles multiple mobile sinks efficiently with performance comparable with that of stationary sinks.

In recent years, a wide variety of mobile computing devices has emerged, including portables, palmtops, and personal digital assistants. Providing adequate network connectivity for these devices will require a new generation of wireless LAN technology. In this paper we study media access protocols for a single channel wireless LAN being developed at Xerox Corporation's Palo Alto Research Center. We start with the MACA media access protocol first proposed by Karn [9] and later refined by Biba [3] which uses an RTS-CTS-DATA packet exchange and binary exponential back-off. Using packet-level simulations, we examine various performance and design issues in such protocols. Our analysis leads to a new protocol, MACAW, which uses an RTS-CTS-DS-DATA-ACK message exchange and includes a significantly different backoff algorithm.

Security has become a primary concern in order to provide protected communication between mobile nodes in a hostile environment. Unlike the wireline networks, the unique characteristics of mobile ad hoc networks pose a number of nontrivial challenges to security design, such as open peer-to-peer network architecture, shared wireless medium, stringent resource constraints, and highly dynamic network topology. These challenges clearly make a case for building multifence security solutions that achieve both broad protection and desirable network performance. In this article we focus on the fundamental security problem of protecting the multihop network connectivity between mobile nodes in a MANET. We identify the security issues related to this problem, discuss the challenges to security design, and review the state-of-the-art security proposals that protect the MANET link- and network-layer operations of delivering packets over the multihop wireless channel. The complete security solution should span both layers, and encompass all three security components of prevention, detection, and reaction.

In this paper we present PEAS, a robust energy-conserving protocol that can build long-lived, resilient sensor networks using a very large number of small sensors with short battery lifetime. PEAS extends the network lifetime by maintaining a necessary set of working nodes and turning off redundant ones. PEAS operations are based on individual node's observation of the local environment and do not require any node to maintain per neighbor node state. PEAS performance possesses a high degree of robustness in the presence of both node power depletions and unexpected failures. Our simulations and analysis show that PEAS can maintain an adequate working node density in the face of up to 38% node failures, and it can maintain roughly a constant overhead level under various deployment conditions ranging from sparse to very dense node deployment by using less than 1% of total energy consumption. As a result, PEAS can extend a sensor network's functioning time in linear proportion to the deployed sensor population.

This paper considers the support of real-time applications in an Integrated Services Packet Network (ISPN). We first review the characteristics of real-time applications. We observe that, contrary to the popular view that real-time applications necessarily require a fixed delay bound, some real-time applications are more flexible and can adapt to current network conditions. We then propose an ISPN architecture that supports two distinct kinds of real-time service: guaranteed service, which is the traditional form of real-time service discussed in most of the literature and involves pre-computed worst-case delay bounds, and predicted service which uses the measure performance of the network in computing delay bounds. We then propose a packet scheduling mechanism that can support both of these real-time services as well as accommodate datagram traffic. We also discuss two other aspects of an overall ISPN architecture: the service interface and the admission control criteria.

This paper describes SRM (Scalable Reliable Multicast), a reliable multicast framework for application level framing and light-weight sessions. The algorithms of this framework are efficient, robust, and scale well to both very large networks and very large sessions. The framework has been prototyped in wb, a distributed whiteboard application, and has been extensively tested on a global scale with sessions ranging from a few to more than 1000 participants. The paper describes the principles that have guided our design, including the IP multicast group delivery model, an end-to-end, receiver-based model of reliability, and the application level framing protocol model. As with unicast communications, the performance of a reliable multicast delivery algorithm depends on the underlying topology and operational environment. We investigate that dependence via analysis and simulation, and demonstrate an adaptive algorithm that uses the results of previous loss recovery events to adapt the control parameters used for future loss recovery. With the adaptive algorithm, our reliable multicast delivery algorithm provides good performance over a wide range of underlying topologies.

One of the challenging research issues in building high-speed packet-switched networks is how to control the transmission rate of statistical data flows. This paper describes a new traffic control algorithm, VirtualClock , for high-speed network applications. VirtualClock monitors the average transmission rate of statistical data flows and provides every flow with guaranteed throughput and low queueing delay. It provides firewall protection among individual flows, as in a TDM system, while retaining the statistical multiplexing advantages of packet switching. Simulation results show that the VirtualClock algorithm meets all its design goals.