浅析P2P网络应用层多播树的建立及维护

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1、浅析P2P网络应用层多播树的建立及维护关键词:P2P　应用层多播　多播树　摘要:本文主要研究了P2P网络应用层多播方案中建立和维护多播树的问题。采用单树结构的ALM建立方案，按照网络地址邻近的原则，并综合考虑节限制和服务能力的问题来获取父节点，构建一探低延迟、低连接压力的单源多播树，实现应用层多播。　　0、引言应用层多播树的建立和维护是P2P网络拓扑结构建立的关键。在PZP流媒体中，首要问题是将服务器和参与服务的节点组织成应用层多播(Application-LayerMulticast,ALM)树。多播树的建立算法将直接决定流媒体直播系统的连接效率。因此，有必要深人研究应用层多播

2、树的建立和维护算法。对面向Internet流媒体技术，最简单的解决办法是为每个申请者建立一条发送视频流的链接。但太耗费带宽，又不能支持大量观众实时收看，申请者接收到的将是低质量视频组播相对而言是一种好的解决方法，但Internet中多数ISP不支持IP组播，造成其发展受限。应用层组播克服了IP组播的缺陷:无需更改网络协议和网络设备的配置，在客户机间复制和转发数据，数据报沿逻辑链路转发，数据路由、复制、转发功能均由客户机完成，客户机间建立一个叠加在IP网络上、实现组播业务逻辑功能性网络，要实现这样的功能，就必须建立对应的应用层多播树。现阶段，已经有一些学者开始进行应用层多播树的建立

3、的研究，并取得了一定的成果。本文首先介绍P2F网络中应用层多播技术研究的相关工作，然后在比较现有多播树建立方案的基础上，设计出适用于P2P流媒体直播系统的应用层多播树建立和维护方案，并分析了其性能。　　1、相关工作应用层多播的研究，作为覆盖网络研究的一个方向，是国际上刚刚兴起的研究热点。很多大学和研究院都在进行这方面的研究。从XX年6月，卡耐基梅隆大学的Chu在ACMSIGMETRICS上发表了一篇端系统多播的论文开始，标志着应用层多播开始进人了热点研究。XX年Ratnasamy在ACMSIGCOMM上发表了基于Peer-to-Peer网络的应用层多播论文CANMulticast

4、e也在NOSSDAV上发表了基于Peer-to-Peer网络的应用层多播的论文BayeuxoXX年，SumanBanerjee在ACMSIGCOMM上发表了基于NICE应用层多播的论文。在这些论文中，研究学者都提出了自己的应用层多播实现思路，对应用层多播路由协议中多播树计算算法进行了研究。这些应用层多播方案具有不同的特点，适用的范围也不相同。其中对于Peer-to-Peer覆盖网络上的应用层多播研究还处于探索阶段。目前在Peer-to-Peer网络上实现的应用层多播方案主要有三种;CANMulticast,Scribe}Bayeux。它们都是在基于动态哈希路由的Peer-to-P

5、ee:网络上实现的，其中CANMulticast是在CAN之上实现的，Scribe是在Pastry上实现的，Bayeux是在Tapestry上实现的。这几种方案都充分利用了Peer-to-Pee:网络的路由机制，因此只需增加少量的模块就可以实现多播功能。与原先的Peer-to-Peer网络相比，只增加少量的开销就实现了多播功能，同时继承了Peer-to-Peer网络的支持大规模、支持成员动态变化的特性。可用于分布式仿真、多方实时游戏、大规模协作应用等，但这三种方案对于应用层多播的模型、性能分析、性能优化都没有进行研究。　　2、应用层多播树方案分析　　单树结构的ALM方案单树结构的

6、ALM方案包含小规模的多源ALM方案和大规模的单源组ALM方案。小规模的多源ALM方案多应用于视频会议。将用户节点组成一个应用层mesh，周期性检查mesh中的连接质量，mesh上以数据源为根，根据带宽、时延各自构造生成树。可以针对每个源单独优化，每个成员维护一个组成员列表，可靠性高，但开销大，扩展性差。大规模的单源组ALM方案中，最具代表性的就是NICE,ZigzagBALM树构建方案。两者的思路都是”分层”(Hierarchi-cal),”分群”(Cluster)，成员只和少量固定数目的节点联系。NICE(如图1)的维护管理具有分布性和自治性，节点的维护负载较轻，且节点的退出

7、只影响局部节点，不影响根节点。缺点是层次越高的节点负载越重，如最高层的节点的度数达到(logN)，当系统规模很大时，这会成为系统的瓶颈。Zigzag与NICE相似，两者在每个节点的平均维护负载都为。闪，树的高度都为0(logN)。但Zigzag解决了NICE存在的瓶颈问题。其改进点为:Zigzag中Clusfe:的管理和数据分发由不同节点完成，而NICE将两功能统一在一个节点上。改进后，多播树中节点所带子节点数目最多为0(k2)，与参与多播树的节点数目无关。.2节点离开和失效恢复