基于優(yōu)先度的應(yīng)用層組播協(xié)議

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1、基于優(yōu)先度的應(yīng)用層組播協(xié)議基于優(yōu)先度的應(yīng)用層組播協(xié)議俞俊俞?。?980-），男，2003年獲浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)士學(xué)位,現(xiàn)在浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)系攻讀碩士學(xué)位。研究方向?yàn)榉植际较到y(tǒng)和應(yīng)用層組播。E-mail:yujun116@yahoo.com.cn.，陳嶺陳嶺（1977-），男，1999年獲浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)士學(xué)位，2004年獲浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)博士學(xué)位。現(xiàn)為浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)系講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)支持協(xié)同工作和協(xié)同虛擬環(huán)境。，陳根才陳根才（1950-），男，1973年獲杭州大學(xué)物理學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)為浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫和計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作。（1,2,

2、3浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，杭州310027）摘要：本文提出了一種用于分布式虛擬環(huán)境的應(yīng)用層組播協(xié)議——基于優(yōu)先度的應(yīng)用層組播。與之前提出的其他應(yīng)用層組播協(xié)議相比，它的優(yōu)勢在于將實(shí)體在虛擬環(huán)境中的優(yōu)先度作為構(gòu)建組播樹的參數(shù)之一，而別的應(yīng)用層組播協(xié)議僅僅考慮了網(wǎng)絡(luò)層因數(shù)。因此它更加適用于那些實(shí)體優(yōu)先度不同的應(yīng)用，例如：分布式虛擬環(huán)境（DVE）。通過仿真實(shí)驗(yàn)得出：基于這種應(yīng)用層組播協(xié)議建出的組播樹在節(jié)點(diǎn)扇出和總帶寬利用率上都比單播方式高效。同時優(yōu)先度對建樹起到了指導(dǎo)作用，即優(yōu)先度大的實(shí)體，它到根節(jié)點(diǎn)的延時就小。由這幾點(diǎn)可以證明，基于優(yōu)先度的應(yīng)用層組播很好的滿足了

3、DVE系統(tǒng)的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：優(yōu)先度；分布式虛擬環(huán)境；應(yīng)用層組播協(xié)議57基于優(yōu)先度的應(yīng)用層組播協(xié)議57基于優(yōu)先度的應(yīng)用層組播協(xié)議1.引言近幾年以來分布式虛擬環(huán)境得到了廣泛的應(yīng)用（DVE）。隨著用戶的不斷增多，研究者們將注意力集中到如何減少用戶獲得的無關(guān)數(shù)據(jù)。高層體系結(jié)構(gòu)[1]（HLA）是一種用來過濾無關(guān)數(shù)據(jù)的機(jī)制，它為每個發(fā)送實(shí)體建立發(fā)送區(qū)域，并由此建立發(fā)送組，以及對組中成員采用組播的方式發(fā)送信息。目前的HLA是采用了IP組播的方式來實(shí)現(xiàn)組播功能，這是一種目前廣泛采用的組播機(jī)制[2]（ALM）。但它同時存在不足，隨著用戶的增多，組播組必然增多，而IP組播一個很大的不

4、足就是IP組播地址的缺乏。目前被提出用來取代IP組播的機(jī)制就是應(yīng)用層組播[2]。應(yīng)用層組播的目的是將組播功能在應(yīng)用層上實(shí)現(xiàn)，這樣就不需要在網(wǎng)絡(luò)層有特殊的硬件的支持。目前，已提出的ALM體系有：ESM(EndSystemMulticast)、ALMI(ApplicationLevelMulticastInfrastructure)、YOID(YourOwnInternetDistribution)三種體系。ESM體系由CMU大學(xué)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室提出，采用NARADA[2]協(xié)議。它針對的應(yīng)用是網(wǎng)絡(luò)視頻點(diǎn)播系統(tǒng)。它采用了兩步建樹過程：首先所有節(jié)點(diǎn)（已加入到系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)）被連

5、接成一個連通子圖，之后再由連通子圖生成最短路徑樹作為組播樹[3]。ALMI[4]由華盛頓大學(xué)提出，其設(shè)計(jì)的目的是通過應(yīng)用層組播實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)庫。它與NARADA不同之處在于它的多點(diǎn)發(fā)送。雖然也是采用了兩步建樹方式，但卻是采用了最小生成樹作為所有節(jié)點(diǎn)的共享樹。ACIRI（AT&TCenterforInternetResearchatICSI）研究中心提出的YOID[5]與前兩種不同，它采用了單步建樹的方式，同時還加入了避免循環(huán)產(chǎn)生機(jī)制。57基于優(yōu)先度的應(yīng)用層組播協(xié)議以上列出的應(yīng)用層組播協(xié)議只將網(wǎng)絡(luò)層因素（如帶寬，延時）作為建樹依據(jù)，它們僅適用于那些不存在節(jié)點(diǎn)優(yōu)先關(guān)

6、系的應(yīng)用，例如視頻點(diǎn)播。在這些應(yīng)用中，所有節(jié)點(diǎn)都具有相同的優(yōu)先度。而分布式虛擬環(huán)境中的實(shí)體卻由于位置的不同而具有不同的優(yōu)先度。與狀態(tài)更新實(shí)體接近的節(jié)點(diǎn)需要更短的更新時間，這就需要在建樹過程中將實(shí)體的優(yōu)先度考慮進(jìn)來。通過仿真實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本文提出的基于優(yōu)先度的應(yīng)用層組播協(xié)議可以滿足DVE的建樹要求。2.研究背景隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，許多基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用被開發(fā)出來。這其中很多應(yīng)用需要用到組播，例如，網(wǎng)絡(luò)視頻會議，網(wǎng)絡(luò)聊天室，大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)游戲等。而它們對組播的運(yùn)用與當(dāng)初設(shè)計(jì)IP組播的初衷有很大不同，這表現(xiàn)在：1.這些應(yīng)用的組播規(guī)模較小，而IP組播是被設(shè)計(jì)進(jìn)行大規(guī)模組播應(yīng)用的。2.由

7、于組播數(shù)目的增大，路由器需要保存和更新的路由表的數(shù)量增多了，這增大了路由器的負(fù)擔(dān)。所以針對這些應(yīng)用，研究者試圖設(shè)計(jì)出一種可以用來代替IP組播的機(jī)制。它可以更加靈活的實(shí)現(xiàn)組播功能。應(yīng)用層組播被設(shè)計(jì)出來代替IP組播進(jìn)行小規(guī)模的組播。它有以下幾個特點(diǎn)：1.它不需要特殊的硬件支持，一切都是通過上層的軟件來實(shí)現(xiàn)。2.它設(shè)計(jì)的應(yīng)用是小規(guī)模的組播應(yīng)用。其中ESM，ALMI和YOID(是三種具有代表性的體系。I、ESMESM具有以下幾大優(yōu)點(diǎn)：①從技術(shù)上來說，視頻點(diǎn)播系統(tǒng)需要發(fā)送節(jié)點(diǎn)有足夠的發(fā)送帶寬支持。連接的用戶越多則消耗的帶寬越大。當(dāng)服務(wù)器的可用帶寬用盡時，則新用戶難以再加入

8、到系統(tǒng)中。ESM系統(tǒng)允許