基于应用层组播的可生存组通信模型与协议研究

论文摘要

随着Internet的不断发展,新的应用对组播技术的要求与日俱增,例如:视频会议、分布式仿真、多方游戏、内容分配、流媒体分发等都需要支持组播功能。针对这些需求,早在1988年,S.Deering就提出了IP组播方式,但由于技术和非技术的因素,至今无法在Internet中广泛部署。而后,应用层组播克服了IP组播的大部分缺陷,并因其在部署和实现上的灵活性而受到越来越多的关注。而今,随着网络规模的日益庞大,组通信系统常面临各种攻击和威胁。在这种情况下,如何提高组通信系统的可生存能力成为当前研究的热点问题。针对这一问题人们提出了应用层组播可生存性概念,其主要思想是当覆盖网通信节点或链路失效的情况下,保证组通信系统完成关键任务的能力。现有应用层组播覆盖网拓扑都存在不同程度的缺陷:网型覆盖网虽能够提供较好的可生存性和路由时延,但其最大的缺点是可扩展性差,不能满足大规模组通信需求;尽管树型覆盖网在带宽利用率和路由时延方面具有一定的优势,但因其自身结构的缺陷,不能很好地支持可生存性;环型覆盖网采用双向链表方法,对单点或单链路失效是免疫的,但对多点或多链路失效没有提供有效的解决方案,而且,其路由时延较大。针对现有方案存在的问题,本文提出了一种基于层次环拓扑的可生存组通信方案,其中包括了模型的设计和可生存层次环协议(Survivable Hierarchical Ring Protocol,SHRP)描述。总体思路是构造一个覆盖所有组成员的层次环覆盖网,将组成员进行分层分簇管理,并通过备用环、后继表和辅助领导节点等方法提高组播覆盖网的可生存性。最后,对SHRP进行仿真,从仿真数据来看,此方案具有较好的可生存性、可扩展性和路由时延特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究内容和目标
• 1.4 本文的组织结构
• 第二章 应用层组播可生存性概述
• 2.1 应用层组播
• 2.1.1 基本概念
• 2.1.2 协议分类及评价标准
• 2.2 网络可生存性
• 2.2.1 定义及系统特征
• 2.2.2 评价标准
• 2.2.3 与其他安全概念的区别
• 2.3 应用层组播可生存性
• 2.3.1 基本概念
• 2.3.2 面临挑战和存在问题
• 2.4 本章小结
• 第三章 可生存组通信模型设计
• 3.1 基本模型分析
• 3.1.1 网型覆盖网
• 3.1.2 树型覆盖网
• 3.1.3 环型覆盖网
• 3.2 树与环仿真分析
• 3.2.1 问题形式化定义
• 3.2.2 构造近似最优树
• 3.2.3 构造近似最优环
• 3.2.4 仿真分析
• 3.3 环与多环方案比较
• 3.3.1 模型形式化定义
• 3.3.2 环型方案
• 3.3.3 多环方案
• 3.3.4 方案比较
• 3.4 层次环组通信模型设计
• 3.4.1 需求提出和设计目标
• 3.4.2 模型概览
• 3.4.3 层次结构定义
• 3.4.4 层次环模型描述
• 3.4.5 基本操作描述
• 3.5 模型分析
• 3.5.1 可生存性
• 3.5.2 可扩展性
• 3.5.3 路由时延
• 3.6 本章小结
• 第四章 一种可生存组通信协议—SHRP
• 4.1 覆盖网初始化
• 4.1.1 最低层局域环构造
• 4.1.2 较高层局域环构造
• 4.1.3 备用环形成
• 4.2 组播组维护
• 4.2.1 简单的HELLO过程
• 4.2.2 成员加入与退出
• 4.2.3 成员失效处理
• 4.3 数据转发机制
• 4.4 本章小结
• 第五章 仿真实验
• 5.1 仿真实验设计
• 5.1.1 仿真工具与环境
• 5.1.2 覆盖网仿真
• 5.2 实验结果分析
• 5.2.1 数据交付率
• 5.2.2 路径伸展度
• 5.2.3 控制开销
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢