（毕业论文）一种应用层组播拓扑感知重叠网构建协议研究 ㊣ 精品文档 值得下载

„„„„„„„„„„图拓扑感知的重叠网对比图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„图随机点静态路标机制示意图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„图关键点静态路标机制示意图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„图重叠网结构示意图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„图协议框架体系结构示意图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„图协议包头结构示意图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„图全国网络拓扑结构示意图„„„„„„„„„„„„„„„„图全球地址空间分配框架示意图„„„„„„„„„„„„„„„„„„图地址前缀树示意图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„图网络结构树示意图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„图重叠网构建算法时序图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„图层次模型示意图„„„„„„„„„„„„„„„„„图的实现机制示意图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„图重叠网构建过程链路平均延时对比图„„„„„„„„„„图重叠网构建过程中链路平均伸展度对比图„„„„„„„„图基于两种树模型的链路平均延时对比图„„„„„„„„„„„„图省网络内结点间延时分布„„„„„„„„„„„„„„„„„„图地区网络内节点间延时分布„„„„„„„„„„„„„„„„图协议链路平均延时变化结果图„„„„„„„„„„„„„„„„图父节点选择算法链路的最大延时对比图„„„„„„图节点中保存的域代理节点信息规模对比结果„„„„„„„„种应用层组播拓扑感知重叠网构建协议研究附表索引表路由表快照信息示例„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„表国内大保有地址数目„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„硕士学位论文第章绪论研究背景及意义随着的飞速发展，各种应用也相继出现，分组通信更是以其独有的点到多点的数据传输模式被广泛的应用，如远程教育，远程医疗，分布式仿真，网络游戏，视频点播，多媒体会议等。

的本质只关注如何高效提供点到点的单播通信，而用直接的单播来实现分组通信无疑会浪费网络带宽资源。

为了能满足日益增长的组通信需求，性能进行了评价，同时考察了节点所保存的路由信息规模。

延时分布探测实验本实验首先按照，从所有地址中，随机选取个属于同省网络的地址然后用这些地址随机组合节点对然后采用工具对这些节点对之间的延时进行统计根据不同的值重复上述过程。

测试结果见图，图是采用同样机制，选取个节点，以地区网为界进行测试的延时分布结果。

图省网络内结点间延时分布图地区网络内节点间延时分布从图中可以看出，同属于个省网络的节点间延时大多延时较小。

从上图中，所占比例最大的为的连接，占到总连接数的左右占到了左右的延时较大的连接，其中在测试最大的连接延时达到了为了在图中表示方便的连接统统计。

从图中可以看出，同属个地区网络的节点之间的延时分布特点同样是低延时较多但是相对于图，所占比例最高的为的连接，所占比例也有所下降，占总数的左右虽然相比同省网的连接分布，高延时比例有所上升的连接占左右，但是总的来看，仍然是低延时连接占的比例大的连接占左右。

虽然本实验所采用的工具对地址对之间的延时是用两服务器之间的延时代替的，存在定的误差，同时在实验的设计上也存在定的不足，但从对图和图的延时分布图的分析，仍然能反映出国内网络结构的些特点网络按照行政区来划分在定范围网络内结点之间的延时相对较小等。

现在国内许多的网络应用也是基于这种考虑，如国内的互联网游戏提供商，会按种应用层组播拓扑感知重叠网构建协议研究照网络的不同，以及行政区域的不同，在些关键点部署服务器如上海电信服务器武汉教育网服务器等等提供基于文件共享服务的同样要建立个重叠网，它完全根据对国内八大地区网的划分，基本在每个大区的核心节点附近部署镜像服务器，现在它已成为国内规模较大的下载站点之。

上述所举出的例子，它们的目的都是为了尽量减小应用的延时开销。

实验结果平均延时图是协议在节点变化区间之间变化时的链路平均延时。

图协议链路平均延时变化结果图从图中可以看出，曲线在大约之间变化，在区间区间内，平均延时迅速下降到约左右在的区间内，曲线下降趋势平缓，最终达到左右。

在第阶段，延时较高的原因主要是因为网络域间连接的建立，这些域间高延时连接占了定比例第二阶段，所有的节点在加入时都能找到同属于个网络的成员，建立的域内低延时连接越来越多，所以曲线呈下降趋势，同时如实验二所反映的信息，域内的连接往往延时较低，所以对曲线变化影响小。

最大传输延时应用层组播的延时效率不仅仅体现在平均延时方面，在降低平均链路延时的同时，还要考虑如何降低数据传输的最大延时。

如本文节所述，采取不同的父节点选择算法，可以获得不同的最大延时效率。

本实验考察在同区域网内，节点数在之间变化时，采用算法和随机选择的机制两种情况下，传输最大延时。

实验结果如图所示。

硕士学位论文图父节点选择算法链路的最大延时对比图从图中可以看出采用曲线在整个区间内较选择算法而言是比较优的。

产生这种情况的原因是采用算法可以减少重叠网树结构的树深，从而达到减小最大传输延时。

节点保存的路由信息规模所有的应用层组播协议都会设计类特殊的节点，那就是。

节点是应用层组播中的重要节点。

根据协议需求的不同，可以在节点上部署不同的功能。

节点通常也是位于端主机上，因为应用层组播的个重要局限性就是参与组播的端主机性能无法得到保障，对于共能更多的节点，这个问题更为显著。

所以在新协议设计时，也要考虑尽量减少在节点上存放的信息。

对于本实验，本文采取按照不同的网络域划分按区域网省网校园网三种情况机制，来对构建的重叠网进行划分，考察，在不同网络域的情况下，节点所保存节点信息的规模。

实验结果如图所示。

从图中可以看出，在按照区域网省网划分网络域时，节点所保存的路有信息域代理节点信息，分别在节点和的区间内达到了稳定，稳定值分别为和，而按照校园网络划分的曲线则随着节点数目的增长而剧烈增长，整条曲线的增长趋势慢慢放缓。

产生这种情况的原因比较简单，的基础是按国内网络结构聚合而成的网络结构树模型，所以当域代理树分别达到国内区域网数目和国内大陆行政省数目时稳定而按校园网划分网络域的情况，只有在达到了国内低层网络总数时根据对于年月号发布的网络注册信息抽取结果，总数为才会稳定。

考虑极端情况，假设全国所有上网主机参与组播，节点中保存的域代理信息为共条域代理信息此极端情况只有在所有地址分配联盟单位都具有全国性骨干的情况下才成立。

基于上述考虑，协议框架的设计采用了按照种应用层组播拓扑感知重叠网构建协议研究区域网来对网络域进行划分层次结构，这样的设计减小了节点的负担。

当然，图节点中保存的域代理节点信息规模对比结果如果所应用的范围较小的话，还可以以更小的范围如省网络或校园网来划分的网络域。

本章小结本章首先利用网络结构树模型，改进了已有的协议，设计了拓扑感知的协议重叠网构建算法并分别从网络拓扑产生器产生的网络拓扑模拟底层网络结构，及采用工具探测实际网络中介点延时两个方面对的改进效果进行了评价实验结构表明，在两种情况下都获得较大的延时性能提高。

在对协议的实验评价中，主要采取工具探测实际网络节点延时的方式。

首先，对网中节点在不同范围内的延时分布进行了探测实验，结果表明，在实际网络中小世界效应所引起的网络的聚类特点确实存在。

然后，分别对协议的平均延时最大传输延时节点保存的域代理节点的路由信息规模进行了评价。

实验结果表明重叠网构建算法可以取得较优的链路平均延时性能父节点选择算法可以更好地控制树深，从而减小最大传输延时在节点保存信息规模方面必须要从协议体系的整体考虑出发，从而确定最适合的网络域划分办法。

硕士学位论文结论本文首先将已有的应用层组播按照重叠网的结构进行分类，对这几类协议可能产生拓扑感知问题的原因展开分析。

通过简单的探测新节点与成员之间的延时选择接入节点的方式被目前大多数协议所采用，它的优点是实现简单，降低了协议的复杂程度。

但是这种方式正是产生应用层组播拓扑感知问题最重要的原因。

随着对应用层组播研究的细分和深入，拓扑感知问题越来越引起重视。

目前主要的静态路标机制和利用路由信息的方式，都在定程度上减小了拓扑感知问题所带来的影响。

这些机制可以取得延时性能上的提高，但是它们仍然存在自身的不足。

静态路标机制最重要的缺点是整个机制的不可靠，旦有路标失效，则导致整个机制的失效基于路由表信息的方式采用从公开研究项目结果获取的路由信息，避免了从网络层获取信息，但是这些公开的路由信息并不全面，同时国内也很难找到这类公开的信息。

这些研究的结果还为本文的工作提供了些重要的参考，最主要的有两点底层网络结构信息的获取应该尽量从应用层出发，这样才不会影响整个应用层组播协议的灵活性无需获取量详细的底层网络结构信息，就可以使应用层组播的性能得到较大提高。

正是基于上述原因的考虑，本文在设计拓扑感知重叠网构建机制时，尽量避免了从底层网络来获取结构信息，同时，获取的结构信息也是粗粒度的。

组播虽然不能在上广泛部署，但是在定的范围内，它的高效性是应用层组播无法相比的。

基于这样的考虑，本文提出了个可扩展的混合组播协议体系。

采用层次结构的树型重叠网，可以按照应用的需求，灵活调节网络域的大小。

以应用层组播为主，同时可以通过组播岛内的域代理节点连接应用层组播和组播岛，将应用层组播部署方便灵活的特点与小范围内组播的高效性结合在起。

是整套协议框架，其中包括重叠网构建协议组播管理协议和数据可靠传输协议三个主要的协议组件。

将软件工程中的组件思想引入到了应用层组播协议的设计上，为进步的研究和实现提供了便利。

其中的协议是本文的重点。

本文从互联网的聚类特性出发，分析了这种聚类特性的本质是互联网按照地址前缀聚类。

结合全球统的地址空间分配机制，可以从公开的网络注册信息中抽取出地址前缀，通过聚合处理得到粗粒度的网络结构信息。

最重要的是这些网络注册信息全面，权威，同时可以方便地从公开渠道获取。

在此基础上，本文提出了按照地址前缀聚合的地址前缀树模型，这棵树可以在定程度上反映出互联网按照地目录摘要插图索引附表索引第章绪论研究背景及意义本文的主要工作论文结构第章拓扑感知重叠网引言重叠