论文题目: 大规模组通信组播技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 计算机科学与技术
作者: 刘志峰
导师: 窦文华
关键词: 组通信,组播,应用层组播,覆盖网络,路由算法,演化操作,状态可扩展性,聚集组播
文献来源: 国防科学技术大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着计算机技术和网络技术的发展,以视频会议、计算机协同计算以及大规模分布交互仿真等为代表的组通信应用不断涌现。这些组通信应用迫切需要Internet提供更好的服务。为了适应这些组通信的要求,研究人员针对IP组播技术进行了近二十年的研究,然而由于IP组播存在可扩展性等方面的问题,IP组播要在Internet中进行大规模配置还需要相当长时间。近年来,基于应用层的覆盖网络组播服务方案得到了越来越多的研究注意,这种方案不需要底层设备的升级和功能扩展,能够实现组播服务功能随需配置。本文以大规模组通信应用为背景,研究了在Internet上提供组播服务需要解决的关键技术问题。 针对目前Internet组播服务现状,本文提出了一种混合型广域网组播服务体系结构。这种组播服务结构充分利用了局域网IP组播的效率和广域网应用层组播的可操作性和实用性,支持大规模分布交互仿真等应用,提供广域网实时、可靠的组播数据分发服务。 在构造应用层组播覆盖网络中,选择较近的节点接收数据可以减小覆盖网络时延,同时其它需要进行网络时延测试的应用也在不断涌现,大规模时延测试将导致网络中测试报文泛滥,给Internet带来严重的影响。本文提出了层次GNP距离估计方法,通过增加少量的测试报文获得更精确的Internet主机距离估计。 由于覆盖网络是构建在底层Internet单播基础之上,应用层覆盖网络组播和传统IP组播在网络代价模型以及路由策略上有所不同。覆盖网络路由的目标包括两方面:其一是寻找带度约束的最小直径组播树MDDBST,其二是以一定的应用层性能尽可能同时满足更多的组播会话请求。对于分布交互仿真、网络游戏等需要协同操作的应用来说,MDDBST支撑树的直径将决定系统推进的速度。本文设计和实现了MDDBST路由启发式算法和启发式遗传算法。针对成员动态变化的需求,本文设计和实现了应用层覆盖网络分布式路由演化策略,避免了大量重复的路由计算,同时可以获得直径更短的MDDBST支撑树。针对第二个目标,本文设计了考虑位置因子和参与因子的“平衡”度分配方法以及“松弛”度分配方法,能同时满足更多的组播会话请求,提高了网络带宽资源利用率。 延缓IP组播在Internet配置的问题当中,状态可扩展性是其中一个重要问题。本文在聚集组播AM的基础上,提出了一种基于分发树切分的聚集组播方案AMBTS,设计了组-树匹配算法,通过理论和仿真实验分析了AMBTS方案的性能。理论和实验表明:当网络中并发的组数目较大时,基于分发树切分的聚集组播方案AMBTS可以取得比AM更好的聚集效果,网络中需要维护的聚集分发树数目趋近于一个固定的、较小的值,并且传输节点中需要维护的路由转发表项数目显著减少。AMBTS充分发挥了聚集组播的优势,对大规模组通信应用而言具有良好的可扩展性。 为了在不同的组播应用环境中提高组播状态可扩展性,本文根据基于分发树切分的聚
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1．1 立题背景
1．1．1 大规模组通信应用的涌现
1．1．2 先进分布式仿真需求
1．2 研究背景
1．2．1 IP组播研究现状
1．2．2 应用层组播研究现状
1．3 论文的组织和创新
1．3．1 论文的组织
1．3．2 论文的创新
第二章 应用层组播
2．1 应用层组播性能度量尺度
2．1．1 数据路径的质量
2．1．2 覆盖网络的鲁棒性
2．1．3 控制负担
2．1．4 其它度量尺度
2．2 应用层组播方案分类
2．3 应用层组播方案分析和比较
2．3．1 Narada方案
2．3．2 YOID和HMTP方案
2．3．3 NICE和ZIGZAG方案
2．3．4 ALMI和HBM方案
2．3．5 CAN方案
2．3．6 Scribe及Bayeux方案
2．3．7 Delaunay Triangulation方案
2．4 广域网可靠应用层组播服务体系结构
2．4．1 混合型可靠组播服务体系结构HRMI
2．4．2 覆盖网络构造方法
2．4．3 数据发送和接收
2．4．4 可靠数据分发
2．5 小结
第三章 INTERNET主机距离估计技术
3．1 INTERNET主机距离估计技术概述
3．2 相对距离估计技术
3．2．1 IDMaps距离估计技术
3．2．2 三角不等式距离估计
3．3 绝对距离估计技术
3．4 层次GNP估计方法
3．5 小结
第四章 应用层覆盖网络组播路由算法
4．1 问题描述
4．1．1 应用层组播覆盖网络路由的特殊性
4．1．2 应用层组播路由目标
4．2 应用层覆盖网络组播路由启发式算法
4．2．1 MDDBST问题启发式算法
4．2．2 BDRBST问题启发式算法
4．2．3 MSA问题启发式算法
4．2．4 仿真实验
4．3 应用层覆盖网络组播路由遗传算法
4．3．1 遗传编码
4．3．2 遗传算法设计
4．3．3 仿真实验
4．4 应用层覆盖网络组播路由演化
4．4．1 单源组播应用层路由演化
4．4．2 多源组播应用层路由演化
4．4．3 仿真实验
4．5 小结
第五章 组播状态可扩展性技术研究
5．1 问题描述
5．2 相关工作
5．3 聚集组播技术
5．3．1 聚集组播的基本概念
5．3．2 聚集组播中的组-树匹配
5．3．3 聚集组播性能尺度
5．3．4 组-树匹配算法描述
5．4 基于分发树切分的聚集组播技术
5．4．1 AMBTS概述
5．4．2 节点切分方案
5．4．3 算法描述
5．4．4 性能分析
5．4．5 仿真实验及结果分析
5．5 小结
第六章 基于分发树切分的聚集组播协议
6．1 聚集组播实现基本问题
6．2 ASSMBTS协议
6．2．1 主机订购信息过程
6．2．2 主机退订信息过程
6．2．3 树迁移过程
6．3 BEAMBTS协议
6．3．1 成员加入过程
6．3．2 成员退出过程
6．3．3 树迁移过程
6．3．4 RP迁移过程
6．3．5 RP协作过程
6．3．6 仿真实验
6．4 小结
第七章 结论和展望
7．1 本文的工作总结
7．2 今后研究的方向
攻读博士学位期间撰写的主要论文与科研工作
致谢
参考文献
发布时间: 2005-11-07
参考文献
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标签：组通信论文; 组播论文; 应用层组播论文; 覆盖网络论文; 路由算法论文; 演化操作论文; 状态可扩展性论文; 聚集组播论文;