Daten werden zum Mittelpunkt des Netzwerks

In einem Distribution Network stehen damit die Daten im Vordergrund und nicht mehr der Bereitsteller der Daten: Letztlich ist es dem Anfrager gleichgültig, von welchem Server er seine gewünschten Daten erhält. Dadurch, dass IP allerdings dem Kommunikations-Paradigma folgt und damit eine Lösung für eine letztlich andere Aufgabe ist, entstehen unter anderem die folgenden Probleme.

Wenn nur die Kommunikationsendpunkte bekannt sind und nicht die Daten selbst, können zum Beispiel gleiche Inhalte nicht erkannt werden. Damit können kein effizientes Caching und andere Optimierungen, wie das Aufspalten von Datenströmen auf mehrere Kanäle, geschehen. Punktuelle Studien haben beispielsweise gezeigt, dass in vielen Routern die gleichen Daten mehrere tausend Mal in unterschiedlichen IP-Paketen gecacht wurden. Der aktuelle IP-basierte Ansatz erhöht damit signifikant die Last auf den Routern und dem Netz.

Da die Daten im bisherigen Modell keine Identität haben, kann eine Absicherung der Datenübertragung auch nur auf der Ebene der Übertragungskanäle erfolgen. So kann zwar die Übertragung einer Mail vom Mail-Server zum Beispiel durch TLS gesichert werden, doch ist die Erkennung von SPAM damit nicht möglich. Die Vertrauensbeziehung gilt damit dem Lieferanten der Daten, nicht den Daten selbst.

Nutzer müssen schließlich selbst den Ort der gewünschten Daten kennen, obwohl sie eigentlich nur an den Daten interessiert sind. Viele Nutzer verwenden deshalb Suchmaschinen, um nicht mit Adressen, wie URLs, arbeiten zu müssen. Dies ist aus Sicht der NDN-Entwickler eine Anpassung der Nutzer an eine Schwäche der Architektur.

Was Named Data Networking verbessern soll

NDN tritt nun an, diese Probleme des aktuellen IP-Ansatzes zu beheben, indem die Daten als vollgültige Bestandteile des Netzwerks angesehen werden. Die Daten erhalten einen eindeutigen Namen. Der Fokus liegt auf diesem Namen und nicht mehr auf dem Ort der Daten. Ein Nutzer könnte dann eine Anfrage folgender Form stellen: REQ /golem/artikel/1234567890/1/3, in der die dritte Version des ersten Teils des Artikels mit der Nummer 1234567890 von Golem.de angefordert wird. Dem Nutzer ist es dabei gleichgültig, wer die Daten liefert, solange die Daten-Integrität sichergestellt ist.

Um diese Funktion zu ermöglichen, definiert NDN eine Architektur, die primär aus zwei Paket-Typen und einer neuartigen Forwarding-Struktur besteht. Anfragen nach bestimmten Daten werden durch ein Interest-Paket implementiert, das neben anderen Informationen vor allem den Namen der gesuchten Daten beinhaltet. Dieses Interest-Paket wird vom Anfrager an einen NDN-Router gesendet, der den NDN-Forwarding-Algorithmus implementiert, der später beschrieben wird. Wenn letztlich die passenden Daten gefunden wurden, wird ein Data-Paket den gleichen Weg zurückgesendet, das neben dem Namen und den gewünschten Daten auch eine Signatur des Daten-Herstellers beinhaltet.