應(yīng)用層組播算法研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，越來越多的應(yīng)用對組播通訊提出了需求。IP組播是最早出現(xiàn)的有效組播方式，但由于在傳輸技術(shù)和管理上存在嚴(yán)重缺陷，IP組播沒有在全球范圍內(nèi)成功推廣，因此提出了應(yīng)用層組播的解決方案。應(yīng)用層組播是一種覆蓋網(wǎng)絡(luò)上的組播，將主機節(jié)點自組織成一個邏輯網(wǎng)絡(luò)，通過底層成員之間的單播鏈接來實現(xiàn)覆蓋網(wǎng)絡(luò)上的組播功能。在應(yīng)用層組播中，組播服務(wù)的實現(xiàn)不受底層網(wǎng)絡(luò)條件的限制，因此容易推廣。由于主機實現(xiàn)組播功能的自身局限性，與IP組播相比，應(yīng)用層

2、組播存在相應(yīng)的性能缺陷。對應(yīng)用層組播的性能缺陷進行研究，盡量改進它的組播相關(guān)性能，對于實現(xiàn)組播的大范圍推廣具有重要的意義。 本文針對應(yīng)用層組播的性能缺陷，基于tree和mesh兩種常用的覆蓋網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，圍繞如何保證應(yīng)用層組播的組播效率、可擴展性、分布式特征以及QoS，開展了以下研究工作： 首先，由于當(dāng)前基于tree覆蓋網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膽?yīng)用層組播協(xié)議具有較差的組播延遲性能，本文給出一種可擴展的高效應(yīng)用層組播協(xié)議——HFTM。H

3、FTM通過分層和分群的思想構(gòu)造了一個特殊的層次化結(jié)構(gòu)，在進行群劃分時，充分考慮了底層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣?，盡量避免數(shù)據(jù)包在代價昂貴的鏈路上進行傳輸，從而減少組播延遲。另外，采用一種新穎的基于斐波那契序列的組播算法將群內(nèi)成員構(gòu)造成一棵高效的斐波那契組播樹，利用此樹進行群內(nèi)組播。實驗表明底層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮攸c的考慮以及斐波那契組播樹的構(gòu)造使HFTM協(xié)議獲得較好的組播延遲性能。 其次，由于大部分應(yīng)用層組播協(xié)議沒有考慮主機的容量限制，本文提出一種基于

4、tree的度約束高效應(yīng)用層組播協(xié)議——DTALM。在DTALM中，所有組成員被構(gòu)造成一棵滿足度約束的兩層斐波那契組播樹結(jié)構(gòu)。首先將每個本地網(wǎng)絡(luò)(local area)構(gòu)造成一棵斐波那契組播樹，然后將所有樹根構(gòu)造成一棵頂層斐波那契組播樹，另外需要對樹上節(jié)點進行度調(diào)整以滿足節(jié)點度約束，從而減少瓶頸產(chǎn)生的概率。實驗結(jié)果表明DTALM的組播延遲性能與經(jīng)典算法NICE和OMNI相比具有較大的優(yōu)勢。 再次，提出一種基于mesh的分布式、可擴

5、展、高效應(yīng)用層組播協(xié)議——DSALM。在DSALM中，整個組播組成員被構(gòu)造成一個兩層CAN mesh的特殊層次化結(jié)構(gòu)，在構(gòu)造層次化結(jié)構(gòu)時，協(xié)議充分考慮了mesh結(jié)構(gòu)的拓?fù)涮卣饕约爸鳈C的實際拓?fù)湮恢靡愿倪M組播延遲性能。在路由機制方面，分別采用不同的路由機制在兩層CAN mesh上同時進行數(shù)據(jù)傳輸，使數(shù)據(jù)可以盡快到達較遠(yuǎn)的目的地。DSALM協(xié)議采用了特殊的組播結(jié)構(gòu)及路由機制，因此既減小了維護代價又獲得了很好的擴展性和路由效率。最后，研究組播

6、服務(wù)的QoS保證，提出兩種有效的平衡算法PB-B和PB-R來獲得流媒體播放連續(xù)性和實時性之間的平衡，使端到端延遲和延遲抖動都不超出用戶所能接受的限度范圍。所提的兩種算法PB-B和PB-R都需要利用探測機制獲得即時的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，然后根據(jù)所獲得的信息分別做出相應(yīng)處理。PB-B引入一個大小可調(diào)的緩存，根據(jù)即時網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)對緩存大小進行調(diào)整；PB-R引入緩存大小和流速都可調(diào)的流量整形器，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化對緩存大小和流速同時進行合適的調(diào)整。兩種算法的