基于节点稳定度双路径应用层组播树构建算法

针对应用层组播树存在的稳定性的问题,在双路径组播方案的基础上,综合考虑节点度和节点在线时间对组播树构建的权重影响,定义节点稳定度,提出一种节点稳定度的双路径应用层组播树构建算法.在构建双路径组播树时,使节点稳定度高的叶子节点在第二棵组播树中距离源节点较近,并根据节点稳定度的改变动态调整双路径应用层组播树中节点的位置,使得节点退出或加入组播组时,不需要重新构建组播树也可以接收到传输的多媒体数据,从而降低组播树的中断次数,提高应用层组播稳定性,改善应用层组播的性能.通过计算机仿真,表明改进算法在组播节点动态改变时提高了组播树的稳定性,改善了性能,适合多媒体组播业务传输.     

应用层组播稳定性提高技术综述

互联网上组通信应用的日益普及和传统IP组播发展面临的困境导致应用层组播逐步受到广泛关注.将组播功能从路由器迁移到主机能够有效解决许多与IP组播相关的问题,但同时也带来一些新的挑战,如应用层组播稳定性问题.文中概述了应用层组播的数据传输模型、组播树构造算法和协议性能评价标准,阐述了应用层组播稳定性问题产生的原因,提出了衡量应用层组播稳定性的标准,分析了影响应用层组播稳定性的因素,根据影响因素将应用层组播稳定性提高技术分类为降低节点离开事件发生频率的方法、缩小节点离开事件影响范围的方法以及缩短节点离开事件发生后组播树恢复时间的方法,并介绍了各种应用层组播稳定性提高技术,展望了该领域未来的研究工作.     

具有度约束特性的应用层组播算法及其应用

应用层组播由端系统自组织实现,由于这些系统性能差别很大,因此在设计组播算法时,如果不考虑这种差异,会导致一些能力不足的端系统连接过多下游节点,而使组播结构出现瓶颈.为此,提出了一个具有度约束特性的应用层组播树构造算法,采用节点可用网络带宽、CPU占用率、可用存储空间、当前进程数等描述节点度数,通过在源根组播树构造算法中引入节点的度约束,旨在生成负载更均衡、整体性能更优的组播覆盖网.采用Java语言实现了一个基于该算法的群组通信系统原型,在满足主机容量限制的前提下,成员节点可以任意地加入或退出群组,并实时传输字符数据流.实验表明,具有度约束的组播算法,能有效降低成员节点计算能力波动对组播系统的冲击,减少平均延时,提高传输吞吐量.     

一种高稳定性应用层组播树构建算法

提出一种基于节点在线时间期望的应用层组播树构建算法(MPOT)。根据路径的在线时间期望获得节点的插入位置,节点中断后利用组播节点在线时间的重尾现象,在恢复被迫中断节点时保留节点在线时间信息,构建高稳定性组播树。同时针对断裂恢复问题,提出带一阶预测的MPOT算法。模拟结果表明,2种算法构建的组播树均具有较高的稳定性。     

度约束应用层组播系统的设计与实现

提出了一个具有度约束特性的应用层组播树构造算法,采用节点可用网络带宽、CPU占用率、可用存储空间、当前进程数等描述节点度数,通过在源根组播树构造算法中引入节点的度约束,旨在生成负载更均衡、整体性能更优的组播覆盖网。采用Java语言实现了一个基于该算法的群组通信系统原型,在满足主机容量限制的前提下,成员节点可以任意地加入或退出群组,并实时传输字符数据流。实验表明,具有度约束的组播算法,能有效降低成员节点计算能力波动对组播系统的冲击,减少平均延时,提高传输吞吐量。     

基于节点异构性的应用层组播算法

为降低组播树的维护开销、改善组播树的负载平衡、提高组播树的性能,给出一种基于节点异构性的应用层组播算法。与已有的应用层组播算法相比,综合考虑了节点的异构性(动态计算节点异构性,综合考虑节点的网络转发能力和计算能力来),提出了全新的组播树构建策略并通过黄牌节点的数量来及时调整组播树。仿真结果表明,该算法大大降低了端到端的延迟和平均链路伸展长度,提高了系统的稳定性。     

应用层组播动态调整问题的研究

通过分析影响应用层组播性能的因素及这些因素的变化对组播性能的影响,指出了在组播过程中随着成员的加入退出、网络波动和结点处理能力的变化,组播的结构和性能都会发生变化。在组播开始时构建的组播树无法适应这些变化,导致了组播性能的下降。针对该问题提出了在组播过程中根据变化调整组播树的结构,并给出了一种改善组播性能的动态调整算法。实验结果表明,动态调整算法能够有效的反映组播的结构、网络状况和结点情况,改善组播的性能。     

面向大规模实时流媒体的应用层组播方案

提出一种基于集中控制与分布式自组织相结合应用层组播方案:CD-Media.这种多层次的、稳定的组播方案在上层由能力较强且稳定的专用服务器组成星形结构,并由它们集中控制下层Mesh结构和组播树的构造与维护.下层应用层拓扑采用分布式的自组织协议.该方案分超节点、Cluster和组播岛3个层次,它们共同组成一棵组播树.这种“分层”、“分群”的思路提高了可扩展性,最大化提高网络可支持的用户数量,降低了成本,非常适合网络电视这种单源准实时应用.此外,为解决网络电视对稳定性要求高和应用层网络动态变化大之间的矛盾,Cluster内的应用层组播成员间采用全连通的Mesh结构,在此基础上由超节点集中计算组播树.CD-Media还将应用层组播与网络层组播相结合,充分发挥两者的优势.实验评价了CD-Media的性能,并与已有算法进行比较,结果显示该方案具有明显的优点.     

应用层组播的时延受限高稳定性生成树算法

应用层组播树会因为单个成员节点的退出或失效而被迫调整其他多个成员节点在组播树中的位置,从而导致多个节点的组播连接被迫中断.该问题被称为应用层组播树的稳定性问题,它严重影响用户接收组播数据的连续性.首先分析了应用层组播树的稳定性问题,提出了瞬态稳定度模型(instantaneous stability degree model,简称ISDM).通过利用组播用户动态行为的统计学特性,提出了一种评估该模型中节点相对离开概率的实用方法.其次,由于实时传输是应用层组播技术的主要应用领域之一,进而基于ISDM模型提出了延迟受限最大瞬态稳定度组播生成树问题——DDSD(the degree-and delay-bounded maximum instantaneous stability degree ALM tree),并且证明了该问题属于NP-Hard问题.为了解决该问题,提出了DDSD-H近似算法,该算法共衍生出3种启发式策略.最后,通过仿真实验分析比较了所提算法在各种启发式策略下的有效性.     

基于拓扑结构和节点性能的应用层组播算法

针对当前应用层组播节点具有异构性和存在传输延迟等问题,提出一种基于拓扑结构和节点性能的应用层组播算法。根据拓扑感知的方法对网络进行分层分簇,在构建组播树时考虑节点的异构性,使高性能的节点接近源节点,低性能的节点接近叶子节点。实验结果表明,该算法能提高组播树的效率,降低端到端的延迟,减小链路压力和控制开销,在大规模节点环境中有效改善组播树的性能。     

大型动态群组的多播安全机制

大多数的网络应用是基于客户机／服务器的计算模式并且利用点播（或点到点）分组投送。另一方面,现在很多的应用（如远程会议、多媒体远程教育、实时信息服务、视频点播、分布交互模拟、网络游戏、以及协同工作等）却是基于多播通信模式。即是说,分组从一个或多个授权发送者被传送给为数众多的授权接受者。这种多播模式（或组通令模式）的优点是：节约发送者的资源（通过一次发送实现为多个接受者服务）;极大地节约网络带宽资源（更少的通信量）,可以将目前我播技术的应用领域大致分为三大类。     

基于动态组播代理的移动组播协议

根据动态组播代理的移动组播算法原理,提出一种移动组播协议,采用新的快速组播切换机制,以时间量度和距离量度为依据,动态选择组播代理。仿真结果表明,该协议避免组播转发树的频繁重构,降低组播切换延迟,具有次优的组播传输路径,可以与现有网络协议相融合。     

基于实时应用的组播路由算法研究

摘要实时多媒体应用要求组播接收者在一定的时延限制之内收到组播信息,这就对组播路由提出了新的要求。该文提出了一种基于实时应用的组播路由算法,该算法以较低的通信代价建立满足时延界限的接近最优的组播树。最后简要讨论了组播接收者的动态改变时如何重建组播树的问题。     

IP组播及其核心技术探讨

简要阐述了IP组播实现机制,对IP组播核心技术研究现状及存在的问题作了初步的探讨,从而为这些技术以后的进一步研究提供了一定的参考依据。     

基于快速组播切换的分层移动组播体系结构

移动通信在人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用,受到了越来越多的重视.人们希望能够在移动的时候获得与静态联网者相同的网络服务,这里最主要的就是要解决移动切换和无线网络带宽受限的问题.由于组播技术不仅能够提供很多新型的网络应用,而且能够高效地实现多点传送,并有效节省网络带宽,因此移动和组播的相互融合对两者的应用和发展都会带来较大的促进.提出了在移动环境中部署IP组播的框架体系,即基于快速组播切换的分层移动组播体系结构(fast multicast handoff based hierarchical mobile multicastarchitecture,简称FHMM).FHMM通过分层移动组播管理将节点在域内的移动对外屏蔽,提高了域间组播转发树主干的稳定性.FHMM还提出了快速组播切换机制,从而减少了切换延迟以及由此引发的分组丢失.另外,当节点移动到不支持组播的子网时,FHMM仍然可以为节点提供组播服务.模拟结果显示,FHMM具有分组丢失率低、组播分组传送效率高以及组播维护开销少等优点,是一种高效的移动组播解决方案.     

基于SSM的组播路由解决方案

传统组播基于host-group的工作模式，在访问控制、地址分配以及协议复杂性方面存在一定的问题。文章在分析传统组播的主要问题的基础上，给出了如何利用源特定组播SSM技术，来解决或改善这些问题。     

多点广播与多点广播路由的研究与实现

在说明多点广播（Multicast）的原理基础上,分析了多点广播实现的关键技术与IGMP的功能原理,并就目前最常用的距离向量多点广播路由协议（ＤＶＭＲＰ）的实现方法阐述了多点广播的应用,提出了多点广播路由协议的实现方法,为今后多点广播与多播路由协议的研究奠定了基础。     

Optimal State Allocation for Multicast Communications With Explicit Multicast Forwarding

In this paper, we propose a scalable and adaptive multicast forwarding mechanism based on explicit multicast (Xcast). This mechanism optimizes the allocation of forwarding states in routers and can be used to improve the scalability of traditional IP multicast and source-specific multicast. Compared with previous work, our mechanism needs fewer routers in a multicast tree to store forwarding states and therefore leads to a more balanced distribution of forwarding states among routers. We focus on two problems and formulate each of them as an optimization problem. The first problem, referred to as minstate, minimizes the total number of routers that store forwarding states in a multicast tree. The second problem, referred to as balancestate, minimizes the maximum number of forwarding states stored in a router for all multicast groups, which is proved to be an NP-hard problem. We design a distributed algorithm that obtains the optimal solution to the first problem and propose an approximation algorithm for the second problem. We also prove that the approach adopted by most existing works to allocate forwarding states in the branching routers of a multicast tree is a special case of our mechanism. The simulation results show that the forwarding state allocation provided by previous work is concentrated on the backbone routers in the Internet, which may cause the scalability problem. In contrast, our mechanism can balance forwarding states stored among routers and reduce the number of routers that store the forwarding states for a multicast tree.     

A Delay-Constrained Least-Cost Multicast Routing Heuristic for Dynamic Multicast Groups

Many new multimedia applications involve dynamic multiple participants, have stringent end-to-end delay requirement and consume large amount of network resources. In this paper, we propose a new dynamic delay-constrained least-cost multicast routing algorithm (DDCLCMR) to support these applications. When group membership changes, the existing multicast tree is perturbed as little as possible. Simulation results show that DDCLCMR performs very well in terms of cost for both, static and dynamic multicast groups, when compared to the best multicast algorithms known. Our evaluation of the cost performance of the algorithms showed that DDCLCMR is always within 10% from BSMA which has the best cost performance among all the proposed delay-constrained static multicast heuristics, while NAIVE, the well-known dynamic multicast routing algorithm, is up to 70% worse than BSMA in some cases.     

按需分枝组播

在分析总结目前IP组播路由研究的主要成果基础上,提出了一个新的组播路由方案,按需分枝组播.它采用了一种全新的组播树维护方式,即组播树由树上的部分节点(关键节点)维护,不同于现有的组播树由所有树上节点维护的方式,从而节省了网络资源.