应用层组播技术

应用层组播技术的研究
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 组播的提出 应用层组播技术 应用层组播的优缺点 应用层组播的通信协议 单源应用层组播的拓扑结构 算法设计
毕业论文框架 李任增制作
第一节 组播的提出
传统IP通信有两种方式：第一种是一台源 传统IP通信有两种方式：第一种是一台源 IP 主机与一台目的 IP 主机之 间进行叫单播（unicast）；第二种是一台源 间进行叫单播（unicast）；第二种是一台源 IP 主机与网络中所有其它的 IP 主 机之间进行叫广播（broadcast）。如将信息发送给网络中的多个主机而非所 机之间进行叫广播（broadcast）。如将信息发送给网络中的多个主机而非所 有主机，则要么采用广播方式，要么由源主机分别向网络中的多台目标主机 以单播方式发送IP包。采用广播方式实现时，不仅会将信息发送给不需要的 以单播方式发送IP包。采用广播方式实现时，不仅会将信息发送给不需要的 主机而浪费带宽，也可能由于路由回环引起严重的广播风暴；采用单播方式 实现时，由于IP包的重复发送会白白浪费掉大量带宽，也增加了服务器的负 实现时，由于IP包的重复发送会白白浪费掉大量带宽，也增加了服务器的负 载。所以，单播和广播通信方式不能有效地解决单点发送多点接收的问题。 组播(multicast)传输: 组播(multicast)传输: IP 组播是指在 IP 网络中将数据包以尽力传送（best网络中将数据包以尽力传送（besteffort）的形式发送到网络中的某个确定节点子集，这个子集称为组播组 effort）的形式发送到网络中的某个确定节点子集，这个子集称为组播组 （multicast group）。IP 组播的基本思想是，源主机只发送一份数据，这份数 group）。IP 据中的目的地址为组播组地址；组播组中的所有接收者都可接收到同样的数 据拷贝，并且只有组播组内的主机（目标主机）可以接收该数据，网络中其 它主机不能收到。
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第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 组播的提出 应用层组播技术 应用层组播的优缺点 应用层组播的主要算法 单源应用层组播的拓扑结构 算法设计
第四节 应用层组播的主要算法
小规模多源组播方案
代表是End 代表是End System Multicast 和ALMI，针对小规模多源数 ALMI，针对小规模多源数 据的情况，典型应用是视频会议系统。
（4）鲁棒性：应用层组播提供一定的鲁棒性， 并适应不同应用 的要求。 （5）易推广性：是应用层组播提出的一个推 动力。 （6）组播维护的开销 （7）组播节点的度：主机资源有限，所以需 要限制节点的度。
大规模单源组播方案
代表是NICE和Zigzag，他们解决在只有一个数据源是 代表是NICE和Zigzag，他们解决在只有一个数据源是 构造大规模组播树的问题，都使用了分层（Hierarchy）和 构造大规模组播树的问题，都使用了分层（Hierarchy）和 分群（cluster）的思路。 分群（cluster）的思路。
应用层组播和IP组播结合的方案 应用层组播和IP组播结合的方案
代表是Yoid和 代表是Yoid和Host Multicast。主要思想是在局部、小规模、支持IP Multicast。主要思想是在局部、小规模、支持IP 的网络中使用IP组播，而在IP组播构成的小岛或没有IP组播支持的主 的网络中使用IP组播，而在IP组播构成的小岛或没有IP组播支持的主 机之间使用应用层方式连接。
基于特定逻辑结构的方案
代表是Bayeux和CAN。他们使用特殊的逻辑结构对组播节点映射或 代表是Bayeux和CAN。他们使用特殊的逻辑结构对组播节点映射或 编址；组播转发可使用简单的规划实现，从而减少状态维护开销和转 发开销，避免路由协议的使用
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什么是应用层组播？ 什么是应用层组播？
应用层组播的基本思想是保持互联网原有的简 单、不可靠、单播的转发模型，由端系统实现组 播转发功能。这也是“end-to播转发功能。这也是“end-to-end argument”所倡 argument” 导的思想。 它有一些假设： ● 网络的带宽和转发的资源相对丰富，服务器能力 是瓶颈 ●组播成员可贡献资源用于转发 ●应用对性能的要求并不苛刻，可容忍报文丢失和 较大延迟
基于多树的方案
代表是CoopNet。它假设网络带宽比较充足，而组播节 代表是CoopNet。它假设网络带宽比较充足，而组播节 点的稳定性不能保证。
应用层网关的方案
代表是Scattercast和Overcast。主要思路是在网络中部署一些专用服务器，在 代表是Scattercast和Overcast。主要思路是在网络中部署一些专用服务器，在 应用层构造一个实现组播转发功能的特殊网络。
组播是互联网研究的重要课题。IP组播 组播是互联网研究的重要课题。IP组播 是对互联网的“单播、尽力转发” 是对互联网的“单播、尽力转发”模型的 重要扩充，组播的主要功能在路由器上实 现，通过合并重复信息传输来减少带宽浪 费和降低服务器的负担。由于IP组播在传输 费和降低服务器的负担。由于IP组播在传输 技术和管理上存在严重问题，目前没有在 互联网中普遍采用。 那么目前广泛采用的技术又是什么呢？
第六节 算法设计
协议在组成员之间建立以服务器为根的组 播树，数据从组播树的根节点发出，沿着 树的分支不断转发，到达各叶子节点，这 种树成为组播分发树。除了组播分发树的 父子关系以外，协议节点还要维护和其他 节点的关系，以此来提高组播分发树的健 壮性。协议中的节点就是加入组的主机的 一个网络接口，它必须支持TCP/IP协议。 一个网络接口，它必须支持TCP/IP协议。 而链路则是对两个节点之间的物理通路的 逻辑描述。
IP组播与应用层组播的比较 IP组播与应用层组播的比较
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第三节 应用层组播的优缺点
直观上，端系统实现组播即应用层组播可以避开网 络层实现组播功能的许多难题： 一、应用层组播的状态在主机系统中维护，不需要 路由器保持组的状态，解决了业务的扩展性问题， 网络可以支持大量的组播组。 二、组播应用可以随时部署，不需要网络设备的升 级和功能扩展。 三、可以简化组播的控制、可靠等功能的实现，建 立在网络连接至上的应用层组播可以使用TCP、 立在网络连接至上的应用层组播可以使用TCP、 UDP服务，入利用TCP的可靠和拥塞控制简化组 UDP服务，入利用TCP的可靠和拥塞控制简化组 播的可靠和拥塞控制。
单播、 单播、广播与组播
单播与组播实现点对多点传输比较
组播技术在现实中的应用
数据分发
实时数据组播
游戏与仿真
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第二节 应用层组播技术
第五节 单源应用层组播的拓扑结构
End End Rooter Rooter Source Rooter End
End Rooter End
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应用层组播算法的评价方法
应用层组播算法的特点是它的设计针对某 种应用进行优化，对其评价没有统一的标 准。常用标准有： （1）带宽的使用：应用层组播会比IP组播消 ）带宽的使用：应用层组播会比IP组播消 耗更多的带宽。 （2）延迟：可以用数据传输的时间，大规模 组播树时也可以用树的深度来反映延迟。 （3）可扩展性：只在大规模组播树算法时才 需考虑应用 Nhomakorabea组播的局限性
当然，应用层组播也有许多局限： 一、端系统对IP网络的了解有限，节点参与 一、端系统对IP网络的了解有限，节点参与 组网时，只能通过探测获得一些网络性能 参数，选取的逻辑链路难以优化； 二、主机不了解IP网络的拓扑结构，只能通 二、主机不了解IP网络的拓扑结构，只能通 过带宽和时延等参数，以启发式的方式建 立叠加网，逻辑链路不能较好地利用质量 较好的底层网络资源，叠加网的多条链路 可能经过同一条物理链路。