信息通信专业资料应用层组播方案举例(word版)

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1、应用层组播——应用层组播方案举例1.引言组播是网络研究中的一个重要课题。IP组播模型是对Internet基本的“单播、尽力发送”模型的一个重要扩充，它把组播的主要功能都放在路由器上实现。组播算法的基本出发点是：在存在多个接收者的时候，通过合并重复信息的传输来达到减少带宽浪费和降低服务器处理负担的目的。在IP组播方面已经进行了大量的研究，但由于IP组播在传输技术和管理上存在严重的问题，目前IP组播没有在Internet中得到普遍采用。近年来，随着Peer-to-PeerNetwork和OverlayNetwork等技术的提出，出现了“应用层组

2、播”（ALM:ApplicationLayerMulticast）这样一个研究方向。它的主要思想是：保持Internet原有的“单播、尽力发送”模型，尽量不改变原来网络的体系结构，而主要通过增加端系统的功能来实现组播的功能。由于对网络本身的改变很少，应用层组播具有很好的灵活性。但是，端系统的稳定性一般不如专用网络设备，应用层组播在带宽利用效率方面也无法和IP组播相比。另外，应用层组播中的系统框架和很多细节技术也还在研究当中。这些问题的存在为应用层组播的研究提供了广阔的空间。媒体编码技术、Peer-to-Peer和OverlayNetwork

3、等技术的发展对应用层组播的研究也有很大的促进作用。本文的组织如下：在第2部分中，对应用层组播做一个总体介绍；第3部分对目前应用层组播中的4个主要算法作详细介绍；在第4部分中，对现有应用层组播方案的比较和评价。2.应用层组播介绍和IP组播增加网络机制的方法不同，应用层组播的基本思想是保持Internet原有的简单、不可靠、单播的转发模型，由端系统来实现组播转发的功能。这也是著名的”end-to-endargument”[SRC84]所倡导的思想。应用层组播的优点：(1)应用层组播能够很快就进入应用，不需要改变现有网络路由器。(2)接入控制更容

4、易实现。由于单播技术在这方面比较成熟，而应用层组播是通过终端系统之间单播来实现的，所以差错控制、流控制、拥塞控制容易实现。(3)地址分配问题也就可以有相应的解决方案。应用层组播的缺点：(1)可靠性：终端系统的可靠性比路由器差。(2)可扩展性：底层的路由信息对应用层组播来说是隐藏起来的，可扩展性不好。(3)延迟比较大：IP组播主要是链路上的延迟，而在应用层组播中，数据还要经过终端系统，因而延迟相对要大一点。(4)传输效率不如IP组播：应用层组播在数据传输过程中会产生数据冗余，因此它们比IP组播的效率差。基于这些特点，目前应用层组播的研究主要集

5、中于视频会议系统、媒体流的分发系统（如视频广播）和订阅/分发系统（Publish/SubscribeSystem）等。应用层组播的主要应用是实时的多媒体传输。一方面这利用了多媒体信息的性质，即在传输链路质量下降的情况下，用户仍然可以利用收到的低速率的或者不完整的信息，这适用于同一组播组中的多个用户可能接收能力不同的情况。而文件传输等可靠传输则没有这样的性质。另一方面也发挥了组播“时间上集中、空间上分布”的特点。1.应用层组播方案举例1.1.TAGTAG（TopologyAwareGrouping）算法，由PurdueUniversity提出

6、，是基于Tree-first采用路径匹配算法构建组播树。其主要特点是使用底层拓朴结构信息构建应用层的组播树；组成员较多，延迟为首选参数，带宽次之；实时流媒体，在线游戏。其出发点是：把组播节点之间的拓扑信息用于组播树构造，从而减少报文的转发延迟和在同一链路上重复传递的报文数。在拓扑测量方面，TAG将延迟作为最重要的指标，同时考虑带宽。TAG在构造组播树时的主要思想是使新加入的节点和父节点能够共用尽可能长的网络路径。组播tree的构建：1.成员加入新节点N发送JOIN消息给根节点S，S收到后计算到N需经过的路由器数（spath），执行路径匹配算

7、法。会有两种结果：a)N成为S的子节点，相应的修改S的FT（familytable）表，b)发送FIND消息（包括N的IP地址，spath）到子节点，子节点在执行相应的路由匹配算法，直到找到N的父节点。2.成员离开通过发送LEAVE消息给其父节点。例如，如果D4要离开，D4发送LEAVE给D1，其中消息中包括D4的FT表。D1收到LEAVE消息后，D1把D4从其FT表中移走，并且把D4的子节点全部加入到自己的FT表中。1.节点维护节点之间定期交换可达消息，当子节点不可达时，父节点将其从FT表中除去；当父节点不可达时，各子节点必须重新发送JO

8、IN消息加入。成员节点加入的一个具体的实例，见下图figure61）D1的加入，D1发送JOIN消息给根节点S，D1成为S的子节点，且修改其FT表2）D2的加入，S根据spath