基于分级树的多对多可靠组播研究

论文摘要

在互联网技术发展迅猛的今天,组播技术的发展却较为滞后。随着社会信息的日益膨胀,大规模数据高效传输需求难以得到满足,当前满足相关需求的网络技术往往不能保证各项性能的均衡,常出现过量占用网络带宽、带宽利用率低等现象。组播技术因其本身节约网络带宽的优势,在过去的二三十年中相关研究进展迅速,根据不同应用需求提出了很多可靠组播模型。本文作为欧盟技术发展第六框架信息技术研究计划资助的欧盟-中国网格互联EC-GIN （Europe-China Grid Inter-Networking）技术研究项目下子的课题,研究开发了可靠组播网格中间件模块。可靠组播在IP组播基础上提供了可靠性保证。发展到现在,可靠组播有分层结构、云状结构、分级树结构等不同类型结构被提出,而可靠性、吞吐率、扩展性等性能较高的大多数可靠组播协议都基于分级树结构,这些性能优势使得基于分级树的可靠组播协议更适用于网格环境的大规模高效数据传输。然而,分级树结构最大的缺陷在于难以实现多对多可靠组播,该缺陷很大程度上限制了分级树结构可靠组播的应用。本文首先就可靠组播研究现状展开讨论,比较分析了各种可靠组播协议,提出一种分级树结构中主从发送者的多对多组播创新机制来解决分级树结构下难以实现多对多组播的问题,由分级树结构的根节点主发送者组播转发各从发送者单播的数据,并采用基于窗口和速率相结合,引入拥塞预测的拥塞控制模型和自动请求重传ARQ （Automatic Repeat-reQuest）与前向纠错FEC （Forward Error Correction）技术相结合的混合差错控制模型进行改进。之后进行了编程实现,并在实际测试中与当前基于分级树的一对多可靠组播协议TRAM （Tree-based ACK Reliable Multicast）进行了对比。实验结果表明,相同情况下本文提出的方案大幅度降低了重传率和拥塞发生率,并在实现多对多组播的基础上保证了良好的可靠性和吞吐率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 项目背景
• 1.2 IP组播介绍
• 1.2.1 IP组播的实现
• 1.2.2 IP组播的优势
• 1.2.3 组播的应用
• 1.2.4 IP组播面临的问题
• 1.3 本文的组织结构
• 第二章 可靠组播相关工作
• 2.1 可靠组播关键问题
• 2.1.1 拥塞控制
• 2.1.2 差错控制
• 2.2 靠组播分类比较
• 2.2.1 集中式结构
• 2.2.2 分层结构
• 2.2.3 分布式结构
• 2.2.4 半分布式结构
• 2.3 多对多可靠组播
• 2.3.1 分级树结构多对多组播组管理
• 2.3.2 多对多组播拥塞控制
• 2.3.3 分级树结构多对多组播差错控制
• 第三章 分级树结构多对多可靠组播方案
• 3.1 主从发送者方案
• 3.2 差错控制模型
• 3.3 拥塞控制模型
• 第四章 TRAM协议中的实现
• 4.1 TRAM协议相关简介
• 4.2 TRAM中的实现
• 4.2.1 TRAM多对多组播及其拥塞控制改进的实现
• 4.2.2 TRAM差错控制改进的实现
• 4.3 实现代码架构
• 4.3.1 主从发送者方案实现的类框架
• 4.3.2 主从发送者方案实现的程序算法
• 4.3.3 差错控制与拥塞控制实现的类框架
• 4.3.4 差错控制与拥塞控制实现的程序算法
• 第五章 实验与分析
• 5.1 实验测试场景
• 5.2 实验结果与分析
• 5.3 结论
• 第六章 总结及展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文