基于可用带宽测量的应用层组播研究

论文摘要

组播是Internet中一点对多点的通信方式。与单播相比,组播技术可以节省带宽、减轻网络负担,提高数据传送效率。随着下一代互联网的到来,在诸如音频和视频流等多种的应用中组播技术显得日益重要,然而传统的IP组播技术由于技术和市场的原因没有被推广开来。于是研究者们提出把组播服务应用于应用层端系统上,不改变网络的基础结构,在终端主机上而不是网络路由器上实现数据包的转发功能。首先,阐述了应用层组播的基本思想,并就现有的几种主流应用层组播协议做了分析比较。目前的应用层组播方案,大多是在节点间构造了一个叠加网络,叠加网络位于应用层,在构造节点间转发数据的时候,完全屏蔽了网络层的实际物理拓扑。因此在总结了存在的性能缺陷基础上,提出了一个基于组播源的可用带宽测量方法。它以组播数据本身(如视频码流)作为测试源,建立输入数据率和单向时延的关系模型,为提供高带宽低延时、高路由效率的组播服务提供有力保障。然后,在研究转发树构造问题时把可用带宽测量与组播分发树的建立融合起来,提出了一种新型的基于底层网络状态感知的应用层组播协议。其核心思想是通过探测实际链路端到端的可用带宽和时延参数来构建组播生成树。通过与Narada的生成树性能比较,验证了本协议在吞吐量、链路压力和链路伸展度上均有优势。最后,对应用层组播群组管理做了初步研究,包括有新节点的加入、退出和树优化三部分。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 应用层组播概述
• 1.1.1 应用层组播产生背景
• 1.1.2 基本思想
• 1.1.3 应用层组播体系结构
• 1.2 应用层组播研究现状分析
• 1.2.1 应用层组播主要解决方案
• 1.2.2 应用层组播的主要技术难点
• 1.3 本文主要研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 基于组播源的可用带宽测量技术
• 2.1 可用带宽与测量模型
• 2.1.1 相关概念
• 2.1.2 探测包间隔模型
• 2.1.3 探测包速率模型
• 2.1.4 两种模型比较及其局限性
• 2.2 问题的提出
• 2.3 测量原理
• 2.4 测量算法描述
• 2.4.1 端到端单向时延分析
• 2.4.2 判断转折点
• 2.4.3 测量算法的实现
• 2.4.4 实际中的一些问题
• 2.5 仿真验证
• 2.5.1 测试环境
• 2.5.2 带宽测量评价
• 2.5.3 异构负载下的测量结果
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于可用带宽测量的应用层组播路由启发式算法
• 3.1 算法的研究目的及动机
• 3.2 设计目标
• 3.3 基本思想
• 3.4 算法描述
• 3.4.1 转发树构造算法
• 3.4.2 数据源的发现
• 3.4.3 通信传输过程
• 3.4.4 报文类型
• 3.5 实验仿真验证
• 3.5.1 仿真环境
• 3.5.2 数据传输
• 3.5.3 仿真结果
• 3.6 本章小结
• 第四章 应用层组播群组管理研究
• 4.1 加入组播组
• 4.2 退出组播组
• 4.2.1 问题及已有的解决方案
• 4.2.2 故障的检测与分析
• 4.2.3 备份父节点
• 4.2.4 离开组播组
• 4.2.5 重构转发树
• 4.3 树优化
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 5.1 研究工作总结
• 5.2 今后的工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间主要的研究成果