基于二次擇優(yōu)技術(shù)的應用層組播優(yōu)化-研究

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1、南京郵電大學碩士研究生學位論文第一章緒論●___●-__一—---_--__●_--_●__-______-_■●_________-______-●______●_-______-●●__●_-■___●_●■-__■●■■■●●■■●■●__●■■■■■_■_■●■-_■●■■__●■■■●■●■■■■■●-____■●■■__■●■___●■_■_●●_■■■●●_●■_●_-__■_●_●●-■■■■___■■■●●●●■●●■●■■●■■■-_-__●__-__●●_■_-■■■___●■■●_■__■■■■--●■_--_●●__IP組播一直都被認為是能夠有

2、效實現(xiàn)數(shù)據(jù)群發(fā)的技術(shù)，因為它能夠?qū)?shù)據(jù)包的復制減少到最小，但由于IP組播本身所帶來的各種難點和缺點【31，IP組播技術(shù)雖然經(jīng)過十多年的研究和發(fā)展，仍然無法得到廣泛部署和應用。應用層組播(ApplicationLayerMultieast，ALM)技術(shù)近年來獲得業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注【4】【5】【6】【71。與IP組播相較而言，ALM是在端系統(tǒng)實現(xiàn)組播轉(zhuǎn)發(fā)，端系統(tǒng)間通過單播連接，在應用層建立一個虛擬的覆蓋網(wǎng)(OverlayNetwork)，部分接收者獲取數(shù)據(jù)后，再通過單播連接轉(zhuǎn)給其它接收者。ALM與IP組播的根本區(qū)別在于，ALM不需要路由器提供IP層組播功能，在端系統(tǒng)實現(xiàn)組播數(shù)據(jù)的

3、復制轉(zhuǎn)發(fā)，而IP組播必須在路由器上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的復制轉(zhuǎn)發(fā)。應用層組播有很多優(yōu)點。首先，ALM無需修改現(xiàn)有的Internet底層，只需通過端系統(tǒng)之問的協(xié)作，在應用層就可以實現(xiàn)組播。再者，現(xiàn)有單播技術(shù)中成熟的擁塞控制、可靠性等特征完全可以移植到ALM中。此外，因為端系統(tǒng)具有比路由器更多的資源，如CPU處理能力、存儲容量等，ALM可以利用這些資源對時延、吞吐率等性能進行優(yōu)化。近年來應用層組播有了很大發(fā)展，但其作為一門新興的技術(shù)仍不可避免地存在很多缺陷，如組織混亂、帶寬利用率低等，所以ALM需要廣大研究者繼續(xù)對其進行深入探索及改進。1．2主要研究工作本文在對現(xiàn)有ALM模型進行深入研

4、究的基礎(chǔ)上，提出新的應用層組播協(xié)議。該協(xié)議具有較高的傳輸效率及良好的擴展性，主要面向?qū)崟r應用，可根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點進行數(shù)據(jù)傳送時不同的QoS需求，提供可靠的組播服務。論文的具體研究工作包括以下方面：1．閱讀了大量的國內(nèi)外ALM相關(guān)文獻，研究、分析，總結(jié)并歸納了現(xiàn)有的ALM模型特征、優(yōu)點及存在的問題，找出論文突破點。2．針對現(xiàn)有ALM模型的優(yōu)缺點，設計了新的組播協(xié)議?？紤]到實時應用對傳輸時延和帶寬的要求較高，該協(xié)議可針對用戶對時延、帶寬等不同應用需求進行參數(shù)修改提供區(qū)分服務，此外，該協(xié)議同時具備高效的處理節(jié)點加入、離開的機制，具有良好的擴展性。2南京郵電大學碩士研究生學位論文

5、第一章緒論3．對本文設計的協(xié)議進行仿真，驗證其性能。4．總結(jié)新模型的優(yōu)缺陷，思考進一步的研究方向。1．3論文的創(chuàng)新性本文的創(chuàng)新之處在于：1．提出了基于二次擇優(yōu)技術(shù)的應用層組播模型QOB(QuadratieOptimizationBased)，將屬于同一個物理平面上的終端節(jié)點映射為網(wǎng)絡二維邏輯結(jié)構(gòu)，建立和維護網(wǎng)絡的邏輯層和域內(nèi)樹型拓撲結(jié)構(gòu)。2．采用一種節(jié)點浮動算法對系統(tǒng)拓撲中各域中心節(jié)點所在的邏輯層次進行調(diào)整，以此達到ALM拓撲網(wǎng)絡傳輸性能的初步優(yōu)化。3．設計了一種基于最短路徑優(yōu)先的生成樹算法，對區(qū)域內(nèi)節(jié)點進行傳輸選路，從而實現(xiàn)系統(tǒng)整體性能的優(yōu)化。1．4論文結(jié)構(gòu)安排論文共

6、分五章，每章的內(nèi)容承上啟下、相互銜接。文章首先闡述了應用層組播產(chǎn)生的背景和現(xiàn)狀，然后介紹目前主流模型存在的問題，在分析問題的同時提出解決方案，最后對提出的方案加以論證。具體的內(nèi)容安排如下：第一章為緒論，回顧了組播技術(shù)在網(wǎng)絡上的應用背景以及應用層組播與lP組播對比的優(yōu)勢和不足，分析了研究現(xiàn)狀，接著闡述了本文所要研究和解決的問題以及論文的組織和成果。第二章介紹了組播的解決方案。組播最初建立在IP層上，需要特定的設備支持，由于IP組播對網(wǎng)絡的要求較高所以難以部署，引出了應用層的組播技術(shù)。本章將概括性地對群組通信、IP組播的原理進行描述，由此引出應用層組播技術(shù)。此外，本章對應用

7、層組播系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)進行研究，分析了應用層組播的結(jié)構(gòu)特點，主要算法，及主要性能評價標準。第三章提出了一種二次擇優(yōu)技術(shù)的應用層組播模型。該模型在系統(tǒng)建立初始化階段，首先使用節(jié)點浮動算法對所有組員進行初次擇優(yōu)，將綜合性能較優(yōu)的節(jié)點放到系統(tǒng)關(guān)鍵位置；之后，通過最短路徑算法對傳輸路徑進行二次調(diào)整，兩次調(diào)整后，3南京郵電大學碩十研究生學位論文第一章緒論達到ALM拓撲結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化的目的。第四章對第三章提出的模型進行仿真實驗，首先介紹模型參數(shù)意義，接著詳細描述通過仿真平臺建立的模型過程，最后分析結(jié)果，驗證模型性能。第五章為本文總結(jié)及展望，先總結(jié)新模型的