應用層組播算法研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網的迅速發(fā)展，越來越多的應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，但由于在傳輸技術和管理上存在嚴重缺陷，IP組播沒有在全球范圍內成功推廣，因此提出了應用層組播的解決方案。應用層組播是一種覆蓋網絡上的組播，將主機節(jié)點自組織成一個邏輯網絡，通過底層成員之間的單播鏈接來實現(xiàn)覆蓋網絡上的組播功能。在應用層組播中，組播服務的實現(xiàn)不受底層網絡條件的限制，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，應用層

2、組播存在相應的性能缺陷。對應用層組播的性能缺陷進行研究，盡量改進它的組播相關性能，對于實現(xiàn)組播的大范圍推廣具有重要的意義。 本文針對應用層組播的性能缺陷，基于tree和mesh兩種常用的覆蓋網絡拓撲結構，圍繞如何保證應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，由于當前基于tree覆蓋網絡拓撲的應用層組播協(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用層組播協(xié)議——HFTM。H

3、FTM通過分層和分群的思想構造了一個特殊的層次化結構，在進行群劃分時，充分考慮了底層網絡拓撲特征，盡量避免數(shù)據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成員構造成一棵高效的斐波那契組播樹，利用此樹進行群內組播。實驗表明底層網絡拓撲特點的考慮以及斐波那契組播樹的構造使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的度約束高效應用層組播協(xié)議——DTALM。在DTALM中，所有組成員被構造成一棵滿足度約束的兩層斐波那契組播樹結構。首先將每個本地網絡(local area)構造成一棵斐波那契組播樹，然后將所有樹根構造成一棵頂層斐波那契組播樹，另外需要對樹上節(jié)點進行度調整以滿足節(jié)點度約束，從而減少瓶頸產生的概率。實驗結果表明DTALM的組播延遲性能與經典算法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、高效應用層組播協(xié)議——DSALM。在DSALM中，整個組播組成員被構造成一個兩層CAN mesh的特殊層次化結構，在構造層次化結構時，協(xié)議充分考慮了mesh結構的拓撲特征以及主機的實際拓撲位置以改進組播延遲性能。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)據傳輸，使數(shù)據可以盡快到達較遠的目的地。DSALM協(xié)議采用了特殊的組播結構及路由機制，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絡狀態(tài)，然后根據所獲得的信息分別做出相應處理。PB-B引入一個大小可調的緩存，根據即時網絡狀態(tài)對緩存大小進行調整；PB-R引入緩存大小和流速都可調的流量整形器，根據網絡狀態(tài)的變化對緩存大小和流速同時進行合適的調整。兩種算法的