Overlay多播協(xié)議及應(yīng)用系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)(Internet)已經(jīng)成為人類社會重要的信息基礎(chǔ)設(shè)施。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)如今越來越難以滿足人們對信息業(yè)務(wù)的需求，以視頻點播、遠程教育、多方在線游戲等為代表的多播應(yīng)用正在人們的日常生產(chǎn)和生活中扮演著日益重要的角色。IP多播由于技術(shù)和經(jīng)濟兩方面的原因，很難在互聯(lián)網(wǎng)上實現(xiàn)廣泛部署。于是，研究人員提出了Overlay多播技術(shù)作為IP多播的替代方案。 在Overlay多播的體系結(jié)構(gòu)下，網(wǎng)絡(luò)層仍采用IP單播的

2、方式進行數(shù)據(jù)傳輸，多播的相關(guān)功能模塊(包括組管理、成員管理、報文復(fù)制、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等)均由終端主機完成，即將多播功能從路由器遷移到端系統(tǒng)來實現(xiàn)。其最大的優(yōu)勢在于無需改變下層網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，易于部署，這也正體現(xiàn)了新型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的研究重點從網(wǎng)絡(luò)層向應(yīng)用層躍遷的趨勢。 本論文以實時流媒體多播應(yīng)用為背景，重點研究滿足應(yīng)用QoS需求的高效的Overlay多播協(xié)議和算法，設(shè)計并實現(xiàn)具有較好可擴展性和動態(tài)適應(yīng)性的Overlay多播原型系統(tǒng)。

3、具體研究和實現(xiàn)工作如下： 1) 對當前比較典型的Overlay多播協(xié)議和算法展開研究，全面分析和比較了各種方案的技術(shù)特點，進而為論文的研究提供權(quán)威性和方向性的指導(dǎo)。 2) 對有度和延時約束的Overlay多播路由問題展開研究，提出了一種新的分布式多播路由算法——分布式自適應(yīng)樹算法(DATA)。節(jié)點通過運行該算法，能夠在局部延時最小策略和局部資源耗費最小策略之間進行折衷，并根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)狀況自適應(yīng)地采取相應(yīng)對策構(gòu)造滿足應(yīng)用

4、QoS需求的多播路由。仿真實驗結(jié)果表明，無論是在較小規(guī)模還是在較大規(guī)模節(jié)點數(shù)的情況下，通過選擇適當?shù)膯l(fā)因子，算法均可獲得較高的數(shù)據(jù)傳輸性能和較低的節(jié)點拒絕率。 3) 對有度和延時約束的Overlay多播網(wǎng)絡(luò)拓撲維護問題展開研究，提出了一種新的主動式多播樹重構(gòu)算法——局部拓撲維護算法(LOTA)。不同于在被動式重構(gòu)策略中，節(jié)點只有在檢測到父節(jié)點退出后才開始尋找新的加入位置，該算法周期性地觸發(fā)樹上節(jié)點計算自身的備用父節(jié)點，當非根、

5、非葉節(jié)點退出時，其兒子節(jié)點能夠立即與各自的備用父節(jié)點交互并完成多播樹的重構(gòu)。仿真實驗結(jié)果表明，無論是在中等規(guī)模還是在較大規(guī)模節(jié)點數(shù)的情況下，算法對于多播樹重構(gòu)的效率都明顯高于被動式策略。 4) 研究并實現(xiàn)了一個新的基于特定邏輯結(jié)構(gòu)和分布式協(xié)議機制的Overlay多播原型系統(tǒng)——基于主機的Overlay多播系統(tǒng)(HOMS)。系統(tǒng)中不僅實現(xiàn)了路由算法DATA和拓撲維護算法LOTA，還實現(xiàn)了用于完成多播組管理、節(jié)點加入、節(jié)點退出、拓撲

6、修復(fù)等控制功能的核心協(xié)議。為保證系統(tǒng)的可擴展性，支持數(shù)據(jù)量較大的流媒體多播應(yīng)用，系統(tǒng)采用控制信令和媒體數(shù)據(jù)二者信道相分離的原則傳輸報文，實現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，提高了傳輸效率。 5) 在開放式全球網(wǎng)絡(luò)試驗平臺PlanetLab上對HOMS2生行了測試。結(jié)果顯示，系統(tǒng)各個模塊均工作正常，并且能夠適應(yīng)不同覆蓋范同、不同組規(guī)模條件下的實時音頻多播應(yīng)用：同時，多播會話延時、網(wǎng)絡(luò)傳輸代價以及協(xié)議控制開銷等指標均表現(xiàn)出良好水平，表明系統(tǒng)能夠支