应用层组播协议研究
基于NICE具有度约束的移动应用层组播系统的构建及维护研究的开题报告
基于NICE具有度约束的移动应用层组播系统的构建及维护研究的开题报告1. 研究背景及意义在移动互联网时代，移动应用的普及和用户数字化需求不断增加，移动应用层组播系统的建设和维护日益重要。
组播技术在实现多播服务方面具有广泛的应用。
基于IP组播技术的应用层组播系统由于具有高效、稳定、低成本等特点，越来越受到人们的青睐。
例如，在团队协作、视频直播等场景下，应用层组播系统能大大提高用户的体验，减少网络资源的浪费。
目前，大多数现有的移动应用层组播系统都是基于基于网络拓扑结构、最大用户数、频带宽度等因素进行资源调度的贪心算法，这导致了一些问题，如资源分配不均、系统响应时间长、用户信誉价值受损等问题。
为了解决这些问题，有必要研究一种能够根据用户的信誉价值以及资源限制条件进行资源调度的方法。
为此，本研究将探究基于NICE算法的移动应用层组播系统的构建及维护，并考虑系统的度约束，以提高其系统效率和用户体验，为移动应用层组播系统的发展提供基础理论和实践探究。
2. 研究内容和目标本研究将聚焦于基于NICE算法的移动应用层组播系统的构建及维护研究。
重点研究以下几个方面：（1）通过调研分析现有移动应用层组播系统的研究现状，挖掘其存在的问题和优化方向。
（2）基于NICE算法，设计一种移动应用层组播系统的启发式资源调度算法，并考虑系统的度约束。
（3）模拟实验，对比分析设计算法和现有方法的性能差异，优化设计算法。
（4）结合实际场景，探究该系统在不同网络环境和用户行为特点下的适用性和实际意义。
（5）根据研究结果，进一步完善移动应用层组播系统的构建和维护方案，探索更合理和有效的系统优化方向。
3. 研究方法本研究将采用以下方法：（1）文献调研法：通过检索和阅读国内外相关文献，深入了解组播技术和相应应用系统的研究现状，挖掘问题和优化方向。
（2）模型建立法：针对移动应用层组播系统的资源调度问题，分析其参数变量，并建立相应的模型。
（3）算法设计法：基于NICE算法和度约束的思想，设计移动应用层组播系统的启发式资源调度算法，优化算法设计。
基于NICE协议的应用层组播可靠性研究
２１ ＮＩ Ｅ中的层次性拓扑 结构 ． Ｃ 如图 １ 所示 ， Ｉ Ｅ的层次结构是把成员节点分到不同的 ＮＣ 层次中 ，把每个层的主机分到不 同的集群中。每个集 群的规 模在 ３ １ 之间， 其中， 为常数 。 集群 由邻近 的主机组成 ，
文章编号： ００＿４８ ０８７ ｏ — ３ 文献标识码： １０—３２（ ０）—０８ ０ ２ １ ２ Ａ
中 图分类号： Ｐ９ Ｔ３３
基于 Ｎ Ｃ Ｉ Ｅ协议 的应 用层组播可靠性研 究
周 国伟 ，陈 越 ，邵 婧
（ 放军信息工程大学 电子技术学 院，郑州 ４ ０ ０ ） 解 ５ ０４ 摘 要 ：目前许多应用层组播协议缺 乏明确的数据可靠传输保障机制 。该文将 Ｎ Ｃ Ｉ Ｅ协议 中原有 的控制拓 扑和数据拓 扑改为 环形的控 制拓
ｏ ＣＥ． ｉ ｆＮＩ Ｓ ｍｕｌｔｏ ｓ ｓ ｗ ａ ｅ ｉ ｐ ｏ ｅ ｒ ｔ ｃ ｌ ｓ ｃ ｍｐｌｔ ｅ ｉ ｂ ｌ ｙ ｉ ａ ｅ ａ ｌ ｏ ｅ ｒ ｗｅ ｌ ｎ ｃ ｉ ｖ ｓａ ｈ ｇ ｅ ｉ ｅ ｙ ｒ ｔ ｅ ａ ｎ ｈｏ ｔ ｔｔ ｉ ｈ ｈ ｍ ｒｖ ｄｐ ｏｏ ｏ ｏ ｈａ ｅｅ ｒ ｌ ｉ ｔ ｎ ｃ ｓ ｌ ｎ ｄ ｓｗｏ ｋ ｌ ａ ｄ ａ ｈ ｅ ｅ ｉ ｈ ｄ ｌｖ ｒ ａ ｉ ｗｈ ｎ ａ ｉ ｏ
维普资讯
第 ３ 卷 第 １ 期 ４ ７
ＶＬ ４ ｏ ３
・
计
算
机
工
程
２０ ０８年 ９月
Ｓ ｐｅ ｂ ｒ ２ ０ ｅ ｔｍ ｅ ０ ８
Ｎ ｏ１７ ．
Ｃｏ ｐ ｔ ｒＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｍ ｕ ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｇ
面向仿真的应用层组播协议研究的开题报告
面向仿真的应用层组播协议研究的开题报告1. 研究背景在网络应用中，组播协议被广泛使用，例如视频流媒体、在线游戏、在线会议等。
组播协议可以将同一信息同时传输给多个接收者，相较于单播和广播协议，可以降低网络拥塞和网络负载，提高传输效率，使得网络服务更加高效和稳定。
但是，在实际应用中，组播协议的性能受到拓扑、链路带宽、链路延迟、数据包丢失等众多因素的影响，严重影响了网络性能和用户体验。
通过仿真可以模拟出真实网络中的各种情况，可以在不断优化参数和算法的基础上找出最适合当前网络环境的组播协议优化方案。
本文将研究面向仿真的应用层组播协议，实现在不同网络环境下解决组播应用中的网络性能问题。
2. 研究内容和方法本文将研究面向仿真的应用层组播协议，以提高组播性能和用户体验。
具体研究内容包括以下几个方面：（1）组播拓扑构建：在仿真环境中模拟出各种网络拓扑，包括完全图、树形拓扑、链状拓扑等，通过改变网络拓扑，分析组播协议的性能表现。
（2）组播路由算法：设计组播路由算法，在不同情况下选择最佳的路由路径，提高数据传输的效率和稳定性。
（3）组播数据传输措施：研究组播数据的传输方式，包括数据分发的策略、数据重传机制等，提高数据传输的可靠性和鲁棒性。
（4）组播性能测评：根据仿真结果，设计组播性能测评指标和方法，评估组播性能和对比不同算法的实际表现。
本研究将采用仿真技术进行实现。
使用NS3仿真工具对上述方案进行仿真实验，对比不同算法的性能表现，通过结合数据分析和可视化图表的方式，评估组播协议的实用性和优化性能。
3. 研究意义本研究将研究面向仿真的应用层组播协议，具有以下的研究意义：（1）可提供仿真环境下的组播性能测试平台，深入探究组播协议的性能和优化。
（2）在不同网络环境下设计并验证面向仿真的应用层组播协议与路由算法，提高组播性能和应用效果。
（3）基于仿真实验结果，研究出解决组播应用网络性能问题的最佳方法和策略，为优化组播协议提供借鉴。
高性能路由器组播协议实现技术研究
ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｆ ｌｉａ ｔ ｒ ｔ ｃ ｌ ｉ ｔ ｄ ｅ ｉ ｈ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｏ ｔｒ ａ ｅ ｎ ｎ ｔ ｏ ｋ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒ ． Ｂｙ ｍａ ｉｇ ｕ ｅ ｏ ｅ ｒ ｐ ｒｉｓ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｔ ｓ ｏ ｏ ｏ ｓ ｓ ｕ ｉ ｄ ｉ ｈ ｇ － ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｒ ｕ ｅ ｓｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ｍｕ ｃ ｐ ｓ ｎ ｗ ｒ ｒ ｃ ｓ ｏ ｓ ｋｎ ｓ ｆ ｈ ｏ ｅｔ ｔ ｐ ｅ维普资讯 来自第 ２ 卷 第 １ 期 ９ ０
ＶＯ１ ２９ ． Ｎ Ｏ． ０ １
计 算 机 工 程 与 设 计
Ｃｏ ｕ ｅ ｇｎ ｅ ｉｇａ ｄＤｅ ｉｎ ｍｐ ｔｒ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｎ ｓｇ
２０ 年 ５ ０８ 月
Ｍａ ０ ８ ｙ２ ０
中高效地 实现 组播 协议 进行 了研究 。在路 由器标 准功 能软件基 础上 实施 扩展 ，提 出了 Ｉ ＭＰ和 ＰＭ 等 组播协议 实现 的软件 Ｇ Ｉ
结构 ， 利用 网络 处 理 器 灵 活 可 编 程 性 与 高性 能 的 优 点 ， 其 关键 技 术 进 行 了设 计 和 实 现 。 协 议 测 试 结 果 表 明 ， 路 由 器 组 播 对 该
０ 引 言
随 着 网络 技术 的 发 展 ， 频 会 议 、 程 教 学 、 闻 发 布 、 视 远 新 网 络 电视 和 视 频 点 播 等 新 型 业 务 在 网络 应 用 中 变 得 日益 重 要 。 这 类 业 务 的特 点 是 数 据 以 一 对 多 或 多 对 多 方 式 传 输 ， 果 仍 如 然 采 用 单 播 方 式 ， 么 不 仅 消 耗 大 量 网络 带 宽 ， 且 业 务 的 用 那 而 户 数 目受 限 。 因 此 需要 一 种 专 门的 组 通 信 机 制 ． 播 。 组 播 组 可 以实 现 于 网络 的 多个 层 次 ， 照 组 播 发 生 的层 次 ， 按 组播 分 为 Ｉ 播 和 应 用 层 组 播 等 。 中 ， 组 播 是 最 高 效 的 传 输 机 制 “ Ｐ组 其 。 为 方 便起 见 ， 们 规 定 下 文 中 单独 出 现 的 “ 播 ” 为 Ｉ 组 播 。 我 组 均 Ｐ Ｄｅｒ ｇ博 士 于 １９ 年 首 次提 出 Ｉ ｅｉ ｎ ９８ Ｐ组 播 的 概 念 ，它 是 将 组播机制增加 到网络 Ｉ Ｐ层 而 实 现 的 。 致 力 于 Ｉ Ｐ组 播 研 究 的 国 际 组 织 很 多 ，Ｅ Ｆ下 属 的组 播 工 作 组 包 括 ： ＩＴ ＭＡＧ ＭＡ（ ｌ— ｍｕｔ ｉ
应用层组播协议的分析与比较
Ｊ Ｕ Ｎ ＦＹ ＬＮＣ Ｌ Ｅ Ｏ Ｒ ＡＬ Ｏ Ｕ Ｉ Ｏ Ｌ ＧＥ
第１ ７卷
第２ 期
Ｍ８ ． ｏ ） ｒ２ （ ７ Ｖ０． ７ Ｎｏ ２ １ １ ．
应用层组播协 议的分析 与比较
制创建面向源的组播树。和这种策略不 同， 基于树 的策略直接采用分布式算 法构造数据转发树。然 后， 每个组成员都主动发现一些并不是 自己邻居节 点的组播树 中的其它节点并和这些节点保持控制连 接 。在基 于树 的 策 略 中 ， 据 转 发树 加 上 这 些额 外 数
的连接 就构成 了控 制拓 扑。基 于 隐含组播 转发 拓扑
１ 应用 层组 播
含组播转发拓扑结构的策略。 在基 于 Ｍ ｓ ｅ ｈ网的策略 中， 组成员首先组成一
个应 用层 的覆 盖网络 。每个 成 员都要 参加 分布式 的
路由协议 ， 计算 自己到其它节点的转发路径。可 以
采用被 许 多 Ｉ Ｐ组播 由协 议 采 用 的反 向路 径 转 发 机
达 到最 少 。 ２ 应用 层 组播协 议 的分类
结构的策略使用面向大规模对等网络的路 由机制创 建带有某些特殊属性 的控制拓扑。在控制拓扑中就 隐含定义 了数据转 发 路径 ， 此在 这种 策略 中， 因 Ｍｓ ｅ ｈ和转发树是 同时根据应用层网络路 由机制创 建的， 组成员之 间并不需要 进行额外 的信息交互。 这 种方 式 的应 用层组播 协议 通 常可 以支持规 模相 当 大的组播组， 具有 良好的可扩展性。
组播是指同时把数据分组高效地发送给网络上 多于一个 的接收者。在 ｉ ｅ ｔ ｎ ｍｅ体系结构 中， ｔ 网络层 为位 于 不 同子 网 的 主 机 提 供 分 组 转 发 功 能 。Ｄ ｅ ｅ—
基于NICE协议的应用层组播稳定性研究
５ ・ ６
随 冬梅
基 于 ＮＣ ＩＥ协 议 的应 用 层 组 播 稳 定 性 研 究
为 ， 考 虑 终 端 节 点 的 服 务 能 力 ， ＮＩ 并 对 ＣＥ 协 议 作 了 相 应 的 改 进 ．
１２ ． 组 播 节 点 的加 入 与 失 效
１节 点 的加 人 ： 一 个 成 员 要 加 入 组 播 组 的 时 候 必 须 映 射 到 Ｌ ． 当 ｏ层 的 某 个 簇 上 ．首 先 ， 节 点 向 ＲＰ 提 出 加 人 请 求 ， 新 ＲＰ 返 回 高 层 节 点 的 信 息 （ 辑 和 物 理 地 址 ）， 求 者 与 逻 请 获 得 的所 有 节点 进 行 联 系 以确 定 距 离 自己最 近 的节 点 ， 以此 类 推 ， 序 查 询 至 Ｌ 并 顺 ｏ层 某 簇 ． 果 这 个 簇 未 满 ， 加 人 ， 则 簇 分 裂 ． 如 则 否
本 文 面 向 可 扩 展 流 媒 体 视 频 直 播 应 用 ， 进 ＮＩ Ｅ 协 议 … 的 簇 首 选 择 算 法 和 数 据 拓 改 Ｃ
扑 结构 ， 达 到在 组 播 树 创 建 时 就 达 到 较 高 的稳 定 性 ． 在 组 播 树 上 部 署 冗 余 虚 拟 链 路 以 并
来 解 决 节 点 失效 后 的组 播 树 的重 构 问题 ， 短 节 点 失 效 后 组 播 树恢 复 时 间 ． 缩
１ ＮＣ Ｉ Ｅ协议概 述
１ １ ＮＩ 协 议 的 层 结 构 ． ＣＥ 如 图 １所 示 ， 有 的 节 点 都 要 加 入 第 Ｏ层 ， 层 的 节 点 被 分 在 一 个 个 簇 （ ｌ ｓｅ ）中 ， 所 每 ｃｕ ｔｒ 每 个 簇 的 规 模 在 Ｋ ～３Ｋ 一 １之 间 ， 中 ， 为 常 数 ． 个 簇 都 有 一 个 簇 首 ， 首 是 这 个 簇 其 Ｋ 每 簇
应用层组播协议研究
组播 方案 的技术 性 问题 及需 要 ＩＰ的支持 ，Ｐ组 播 自提 出 到现 在 已经 有 十多 年 了 ， Ｓ Ｉ 却还 没有 被 广泛 地应 用 到 Ｉ ｔｒ ｅ 中． 用层组 播是 最 近几年 提 出的概 念 ， 用层 组播 基 于 Ｐ Ｐ思 想 ， ｎｅｎ ｔ 应 应 ２ 克服 了 Ｉ Ｐ组 播 的缺 陷 ： 无须 更 改 网络 底层 的配置 ． 目前 ， 用层 组播 研究 已有 相 当的进 展 ， Ｎａａ ａ ］ ＮＩ Ｅ ２， Ｐ Ｉ Ｅ 。 ＡＬ 【 应 如 ｒｄ ［ ， Ｃ ＿ Ｐ Ｌ Ｖ Ｅ 及 】 ］ ］ ＭＩ］ ４
（ 键 词］ 关 Ｐ２ １ 组 播 ； 用 层 组 ４ － Ｐ；Ｐ 应 ５
（ 章 编 号 ］ １ ７ －０ ７ ２ １ ） ２０ ６ — ３ ［ 图 分 类 号 ］ 文 ６ ２ ２ ２ （ Ｏ ０ ０ — ０ ００ 中
ＴＰ３ ３ （ 献 标 识 码 ］ Ａ ９ 文
０ 引 言
随着 Ｉ ｔｒ ｅ 的普及 和信 息 传输 技术 的发 展 ，ｎｅｎ ｔ中有 很 多 新 的应 用 ， 音 频／ 频 会 议 、 ｎｅｎ ｔ Ｉ ｔｒ ｅ 如 视 网络 电 视、 在线视 频 、 文件 分发等 ， 特别 是音频 ／ 视频 的直播 、 播 等流 媒 体数 据 传输 业 务流 量 成 为 Ｉｔｒ ｅ 上 的 主 点 ｎ ｅｎ ｔ 要 流量． 有 的流媒 体系统 主要是 基 于 Ｃ ｉｎ／ ｅｖｒ 现 ｌ ｔＳ ｒ ｅ 模式 ， ｅ 服务 器 以单播 的方式 和每 个 客户端 建 立连 接． 但 由于流媒 体服务 具有 高带宽 、 持续 时 间长等特 点 ， 随着客 户端 的 数 目逐步 增加 ， 务 器 的资源 很 快就 被 消耗 服
基于树环结构的流媒体应用层组播模型的研究
基于树环结构的流媒体应用层组播模型的研究摘要：该文首先分析应用层组播协议，结合流媒体在 internet 上的特点，提出了流媒体树环模型。
该模型基于 nice 协议之上，综合衡量节点自身及链路因素权重，构建适用于大规模实时流媒体的树环应用层组播模型。
模拟实验表明，该模型能够最大化资源利用率和最小化控制开销，可以很好地满足实时流媒体中大内容传输的需要。
关键词：树环；应用层组播；流媒体中图分类号：tp393 文献标识码：a 文章编号：1009-3044（2013）03-0597-031 概述应用层组播[1]是在终端主机之间实现组播的功能，即数据的转发、复制等都在端系统而不是路由器上实现，应用层组播解决了网络层组播难以部署的问题，但通信效率和可靠性不高，因此，如何让组播树中的节点快速、高效的收到数据包成为应用层组播研究的一个主要问题，实现这个目标的关键是构建一棵高效的应用层转发树，而领导节点的选择策略又是转发树数据传输是否高效的决定性因素之一。
本论文通过综合衡量节点自身的能力、链路带宽和延迟等因素的权重，构建具备低延迟、高容错和高效率的应用层组播树环拓扑，很大程度上提高了流媒体在网络中的应用。
2 树环模型构建该模型基于nice 协议[2] 之上，构建树和环相结合的网络，目的是要构建一棵高效、可靠及可扩展的流媒体应用层组播树。
模型根据ip地址分配与路由的聚类特性[3]近似划分成不同的域，域内节点构建成环，根据域首节点的选取策略选出每个域的域首节点，将域首节点构建成树拓扑，进而形成树环结构的应用层组播模型。
2.1 树环的层次性拓扑树环模型将所有成员节点分到不同的层次中，把每层的节点分成不同的域，域内节点构建成环，每个域根据下文的域首节点选取策略选取其域内领导节点。
构成的树环拓扑如图 1 所示。
类似于nice 协议模型，树环模型中的主机节点满足以下属性：①任何一个主机节点属于树环结构中的一个域；②同环的节点称为兄弟节点，父节点是处于上层环节点，孩子结点处于下层环的节点；③当在网络节点数量较大的情况下，通过设定域内节点的数目，可使模型保持较少的层次。
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太 原 师 范 学 院 学 报 ( 自然科学版 ) JO U RN A L O F T AIY U A N NO RM A L U N IV ER SIT Y ( N atural Science Edit ion)
V ol. 9 N o. 2 Jun. 2010
62
太 原 师 范 学 院 学 报 ( 自然科学版 )
第9卷
NICE 协议将参与组播的所有节点分成若干层, 最底层为 Layer0 表示, 以此类推. 每层的节点又都被分在 若干个簇中, 簇的大小为[ k, 3k- 1] , k 为常量 . 所有节点都是最低层次 Layer0 的成员 , 然后从 Layer0 层的每个 簇中选出各自的簇首节点, 这些簇首节点便组成 Layer1 的节点, 从 Layer1 层的每个簇中选出各自的簇首节点, 便组成了 Layer2 层的节点, 以此类推, 最上层只有一个节点. 图 6 为 NICE 协议的控制拓扑, 在这个控制拓扑中 每个簇中的成员都保留着其所属簇中的其他成员的状态信息. 数据拓扑组播树隐含在控制拓扑中, 数据源会把 数据发向它在控制拓扑上的所有邻接点. 只有当某个邻接点是簇首节点时, 才把收到的数据转发给其所属簇 ( 其父节点所属的簇除外) 的其他成员. 如图 7 是节点 A 作为数据源时的数据传输树.
* 收稿日期 : 2010 02 10
作者简介 : 随冬梅 ( 1978 ) , 女 , 河南商丘人 , 硕士 , 商丘师范学院助教 , 主要从事计算机网络与通信研究 .
第2期
随冬 梅等 : 应用层组播协议研究
61
直到各叶节点 . 根据构造控制拓扑结构和数据拓扑结构的顺序不同 , 现有的应用层组播协议可以分成三大 类 : 网状拓扑优先方法 ( M esh f irst ) 、 树状拓扑优先方法 ( T ree first ) 以及隐式方法 ( implicit ) .
*
应用层组播协议研究
随冬梅 王秋艳
( 商丘师范学院 软件学院 , 河南 商丘 476000)
摘要 lP 组播方案由于其自身存在一些很难解决的问题未能获得广泛应用 . 随着 P 2P 技术 的快速发展, 基于 P 2P 的应用层组播成为近几年的研究热点. 文章对 P2P 应用层组播做了简要概 述 , 详细介绍了目前主要应用层组播协议的实现 , 并指出应用层组播以后的研究方向. 关键词 P 2P; lP 组播 ; 应用层组播 文章编号 1672 2027( 2010) 02 0060 03 中图分类号 T P393 文献标识码 A
图6 F ig . 6
控制拓扑
图7 F ig . 7
数据拓扑 . Data topolog y
Co nt rol topolog y
3
结束语
目前, 对应用层组播的研究才刚刚起步 , 每个应用层组播协议都是针对某种应用的解决方案 , 协议面向 的应用不同, 其组网协议的性能侧重点也就不同 . 研究多集中在系统的框架设计和组播节点的组织上, 而诸 如安全、 网络性能测量技术、 流量控制和拥塞控制研究较少, 特别是随着 P2P 技术的发展 , 网络电视、 远程教 学、 文件分发等 P2P 流媒体应用已成为目前 Int ernet 上的主要流量 . 流媒体的特点是数据量大、 传输持续时 间长, 并且对延迟、 抖动、 丢包率、 带宽等 QoS 要求较高, 因此, 深入研究应用层组播及其相应的 Q oS 机制 , 是下一阶段应重点研究的问题. 参考文献 :层组播协议通常都按照两个拓扑结构组织组播成员, 一个是控制拓扑结构 , 一个是数据拓扑结构 .
控制拓扑结构一般是由组播成员构成的连通图 ( M esh) , 组播成员之间周期性地交换控制信息 , 负责监视连 接节点的变化、 以维护网络的连通性 . 数据拓扑结构通常是控制拓扑结构的子集, 是组播数据在覆盖网中的 数据传输路径 . 数据拓扑结构是一个树状结构( T r ee) , 数据从树根节点发送 , 沿着该开环树中间节点转发 , 一
图1
单播
图2
IP 组播 F ig . 3
图3
应用层组播
Fig. 1 U nicast
F ig. 2 IP multicast
Application lev el multicast
2. 1 网状拓扑优先方法 在此类方案中 , 组播组的成员首先自组织成一个网状控制拓扑 , 然后在该网状控制拓扑上由具体的路由 算法生成组播树. 网状拓扑优先方法构建的协议可靠性较高 , 但维护开销较大 , 扩展性较差. 一般情况下, 网 状拓扑优先方法适用于中小型组播组 . 目前此类比较有代表的协议有 Narada. Narada 协议首先在组成员之间构建一个丰富的连接图 ( mesh) , 当有新成员加入时 , 此成员会从 RP 处 获得该组播组的成员列表, 随机选择部分成员作为自己加入的邻接点 , 当任意一个组成员响应了加入消息 时 , 此新成员就成功加入了这个组播组. 成功加入后 , 此新成员开始和它的邻接点交换刷新组成员信息 . 在已 有的连接图上 , Narada 采用类似于 DVM RP 的反向路径转发算法来构造最短路径组播树以传输数据. 组播 树的质量取决于所构造的 Mesh 网的性能 . 图 4 为 ABCDE5 个节点构成了 M esh 网, 而带箭头的虚线表示以 A 节点为根节点的一棵最短路径生成树, 也即是图 5 的树结构 .
1
应用层组播概述
应用层组播的基本思想是屏蔽底层物理网络的拓扑细节、 将所有 P2P 客户端组成员自组织成一个叠加在
IP 网络之上的, 实现组播业务逻辑的覆盖网( Overlay Netw ork) . 应用层组播并不像 IP 组播那样数据在路由器 处进行复制转发, 其数据的复制、 路由和转发功能均在 P2P 客户端完成. 图 1 给出了简单单播、IP 组播和应用 层组播的一个对比图. 图中 A 节点是发送节点, B, C, D 为接收节点, R1, R2 为路由器. 图 1 为单播数据传输方 式, 该方式下发送节点为每个接收节点分别建立从发送源到目的地的传输路径, 因而在靠近发送源的路径上会 产生许多重复报文 , 易造成链路拥塞、 形成服务瓶颈 . 图 2 为 IP 组播数据传输的方式, 数据在路由器上进行复 制, 这样就使得任何物理链路上只有一个数据传输, 可有效避免冗余传输 , 节省网络带宽. 图 3 为应用层组播的 传输方式, 数据在终端节点处进行复制, 这种组播方式会减少靠近发送源的路径上的重复发送报文的次数 , 节 省网络带宽, 对带宽的利用率虽然不及 IP 组播, 但不需要任何的网络底层改变.
图4
M esh 网
图 5 树结构 F ig. 5 T ree structure
F ig . 4 M esh netwo rk
2. 2 树状拓扑优先方法 树状拓扑优先方法的特点是先建立一个树状数据拓扑结构. 然后, 在这个树结构上的没有连接关系的树 节点之间增加一些连接便组成了控制网状拓扑 , 以防止由于某个非叶节点的离开而使得组播树断开. 树状拓 扑优先方法实现起来简单 , 维护开销小, 扩展性 好, 但可靠性较差 . 树状拓扑优先协议 最具有代表性 的是 Yoid[ 5] 协议 . 在 Yoid 协议中 , 存放组播数据的服务器是树的根, 一个新节点想要加入到组播树时 , 通过咨询 RP 节点 以获取组播树上的节点信息 , 新节点依次向这一系列节点发送探测信息, 若某个节点满足下面两个条件 : 1) 如果其成为该新节点的父节点, 数据拓扑树上不会出现循环 . 2) 如果选该新节点为其子节点后, 其子节点个 数不会超过它的节点度 . 如果新成员找到了多个合适的父结点 , 那么它将根据具体实际量度的要求来找出最 合适的一个父结点 . 为了防止树中某个中间结点的离开而使得整个组播树断开 , Yoid 中的每个成员会在数据传输拓扑上随 机选取一些非父结点添加到其的连接 , 这样便组成了控制拓扑 . 2. 3 隐式组播方法 隐式的应用层组播路 由协议通常可以支持规模相当大的组 播组, 具有 良好的可扩展 性. 代表性 的有 NICE 协议 . NICE 协议是一种可扩展的应用层组播协议, 采用了! 分层∀ 、 ! 分簇∀ 的思想. 它的分层思想 , 使错 误检测变得较为迅速, 分簇的思想也使节点的失效和离开只影响局部节点 , 对服务器没有影响 . 并且由于 NICE 的数据拓扑隐含在它的控制拓扑中, NICE 协议可以支持不同数据源的数据分发树 .
0
引言
随着 Int ernet 的普及和信息传输技术的发展, Internet 中有很多 新的应用, 如音频 / 视频会议、 网络电
视、 在线视频、 文件分发等, 特别是音频/ 视频的直播、 点播等流媒体数据传输业务流量成为 Internet 上的主 要流量 . 现有的流媒体系统主要是基于 Client/ Serv er 模式 , 服务器以单播的方式和每个客户端建立连接. 但 由于流媒体服务具有高带宽、 持续时间长等特点 , 随着客户端的数目逐步增加 , 服务器的资源很快就被消耗 完 , 成为系统的瓶颈所在, 导致系统的可扩展性极差 . IP 组播是解决 C/ S 模式瓶颈的有效方案. 然而由于 IP 组播方案的技术性问题及需要 ISP 的支持, IP 组播自提出到现在已经有十多年了, 却还没有被广泛地应用 到 Internet 中. 应用层组播是最近几年提出的概念 , 应用层组播基于 P2P 思想 , 克服了 IP 组播的缺陷 : 无须 更改网络底层的配置. 目前 , 应用层组播研究已有相当的进展, 如 Narada [ 1] , NICE [ 2] , PP LIVE [ 3] 及 AL MI [ 4] 等 . 其中一些已应用在 Int ernet 上.
[ 1] M ojt ab a H osseini N icol as D. G eorganas. End s yst em mult icast rout ing f or mu lt i part y video conf er encin g applicat ions [ J ] . Comput er Comm unicat ions, 2006, 29: 2 046 2 065 [ 2] Ban erjee S, Bhatt acharjee B, K ommareddy C. Scalable applicat ion layer mult icast [ A ] . In Proceeding s of 2002 A CM Conf erence on A pplicat ions, T echnologies, A rch itect ures, and Prot ocols f or Comput er C om municat ions [ C] . Pit t sburgh PA : U niversit y of Calif ornia, 2002: 205 217 [ 3] H ei X, Liang C, Liang J . A measu rement st udy of a large scale P2P IPT V syst em [ J] . IEEE Transact ion on M ult imedia, 2007, 9( 8) : 1 672 1 687 [ 4] [ 5] Pendarakis D, S hi S, V erma D , et al. A n appl icat ion l evel mult icast in frast ructu re[ A ] . A LM I: In Proceeding s of 3 rd U senix Sympos ium on Int ernet Techn ol ogies and S yst em s[ C] . Cal ifornia: U s enix A s sociati on, 2001: 49 60 Fran cis P. Ext endin g t he m ult icast in t ernet archit ect ure [ EB/ O L] . ht t p: / / w ww . aciri. org/ yoid, 1999 03 16