广域多播可靠传输制约机制探讨

随着Internet网络技术的迅速发展,出现了很多新型的应用,如大型网络音/视频会议、推送技术、发布/订阅系统(publish/subscribe)、大规模协作计算、IPTV、大型远程教育系统、分布式网格计算、共享白板式的多媒体应用,此外还有为用户群进行软件升级、镜像和高速缓存站点的更新、分布式交互模拟(DistributedInteractiveSimulation)等,这些应用都具有从一个主机向多个主机或者从多个主机向多个主机发送同一信息的特性,而在Internet上这种同时分发的数目可能达数十万台,这些都需要更高的带宽支持,并且大大超出了单播的能力。大量的带宽消耗对网络运营商在现有网络资源基础上如何提供高效、稳定的服务提出了挑战。IP多播技术能对这一类应用提供支持,在多播网络中,即使多播用户数量成倍增长,骨干网络中网络带宽也无需增加,多播已成为多点通讯应用的关键支撑技术。多播有很多活跃的研究领域,其中的一个研究重点是关于多播的可靠性(Reliability)研究,即研究如何保证数据包可靠的传输到所需节点。本文主要在多播的可靠性传输控制机制方面做了一些研究与探讨。本论文属于国家自然科学基金项目“基于网格架构的丰富媒体内容分发网络研究”、国家863计划软件重大专项应用类课题:“Linux多媒体网络教学软件”研究成果的一部分。论文的主要工作包括:(1)针对现有可靠多播协议存在的可扩展性问题,即随着组成员的增加,协议的性能下降,提出了一种基于gossip的可靠多播控制机制,提出了一种采用三层结构的可靠多播模型,使可扩展性得到一定的改善。基本思想:将数据包的丢失恢复分为两个层次,概率可靠和确定可靠。在经过概率可靠恢复后,已使大部分节点的丢失信息得到恢复,确定可靠只需对少量的节点进行恢复处理,较为有效地解决了可靠多播中的反馈爆炸问题,从而使可扩展性得到改善,通过网络模拟实验验证了其有效性。此外,对所提的控制机制从延时、带宽、成员管理等方面作了一些优化。(2)鉴于目前IP多播还未广泛的部署,应用层多播作为一种并行方案被用于支持当前的多点应用。由于应用层多播的分发树依靠于端主机,使应用层多播的分发树固有的脆弱,易造成分发树的分隔,如何创建一健壮的分发树,解决树分隔问题,是应用层多播的关键问题之一。由此提出一种基于K-正则随机图的分发树创建算法,利用K-正则随机图所具有的特性,如高度的连接性,来对抗端节点的故障或动态离开。模拟结果显示,在一定的节点故障范围内,基于K-正则随机图的分发树,仍然能有效地实现数据的分发。(3)对与多播可靠性密切相关的问题,即多播的拥塞控制进行了研究,提出了一种基于MINC(Multicastinferenceofnetworkcharacteristics)的分层多播动态机制,MINC是一种基于端到真个|教学论文范文|网络丈量|教学论文网|技术,能对网络进行动态监测,从而改善信息的分发质量,模拟显示机制是有效的。【关键词】：多播可靠多播可靠性可扩展性丢失恢复gossip概率可靠BloomFilter应用层多播K-正则随机图拥塞控制MINC
【论文提纲】：摘要3-5Abstract5-12第1章绪论12-261.1研究背景12-181.1.1新型应用的出现及数据分发的方式12-141.1.2多播技术的产生及发展应用现状14-161.1.3多播的可靠传输问题16-181.2可靠多播面临的主要问题18-221.2.1应用的差异性191.2.2可靠性模型的选择19-201.2.3反馈爆炸201.2.4丢失恢复20-211.2.5可扩展性211.2.6异质性21-221.2.7拥塞控制221.3研究的目的和意义22-231.4论文的主要研究工作及创新点23-251.5论文的组织结构25-26第2章相关研究综述26-562.1多播技术概述26-282.1.1组成员管理协议26-272.1.2多播路由协议27-282.1.3多播高层协议282.2多播的可靠性28-362.2.1可靠性的定义28-292.2.2数据丢失分析29-342.2.3面临的主要问题342.2.4多播可靠性控制机制34-362.2.4.1差错控制34-362.2.4.2可靠多播衡量标准362.3可靠多播研究现状36-542.3.1RM协议的分类37-422.3.1.1基于ARQ的方案38-392.3.1.2基于FEC的方案39-422.3.2一些具有代表性的可靠多播协议42-522.3.2.1基于定时器的方案42-432.3.2.2基于树的可靠多播协议43-472.3.2.3基于日志的可靠多播协议47-502.3.2.4基于路由器辅助的可靠多播协议50-522.3.2.5基于FEC的可靠多播协议522.3.3现有方案的分析与比较52-542.4应用层多播可靠性研究现状54-552.5本章小结55-56第3章基于GOSSIP的可靠多播控制机制研究56-823.1引言56-573.2相关工作57-583.3GOSSIP算法概述58-673.3.1基本传播模型分析59-653.3.1.1SI模型59-613.3.1.2SIR模型61-643.3.1.3SIS模型64-653.3.2Gossip算法概述65-673.3.2.1Anti-entropy65-663.3.2.2Rumormongering66-673.3.3Gossip协议的特点673.4基于Gossip的可靠多播自适应控制机制67-763.4.1概率可靠的思想67-683.4.2相关定义683.4.3Gossip算法的关键问题68-693.4.3.1成员管理683.4.3.2网络感知683.4.3.3缓存的管理68-693.4.3.4消息的过滤693.4.4自适应控制机制69-733.4.4.1三层结构模型693.4.4.2数据及控制消息69-703.4.4.3控制过程分析70-733.4.5优化73-763.4.5.1参数的动态设置733.4.5.2基于BloomFilter的信息摘要73-753.4.5.3组成员的管理75-763.5实验模拟76-813.5.1评价标准763.5.2模拟环境76-783.5.2.1NS-2773.5.2.2网络拓扑天生|教育论文网|器(GT-ITM)77-783.5.3实验模拟78-813.5.3.1丢失率对协议性能的影响793.5.3.2组成员数对协议性能的影响79-813.6本章小结81-82第4章应用层多播可靠性研究82-1014.1引言82-834.2应用层多播概述83-904.2.1应用层多播中的关键技术和问题86-884.2.1.1节点的组织86-874.2.1.2动态组成员的管理87-884.2.1.3拓扑的管理884.2.2应用层多播的研究现状和进展88-904.2.2.1一些典型的系统88-904.2.2.2应用层多播的应用904.3一种基于K-正则随机图的应用层多播可靠传输机制90-944.3.1问题的提出90-914.3.2主要思想91-924.3.3基于K-正则随机图的覆盖网的创建与维护92-944.3.3.1覆盖网的建立和维护92-934.3.3.2故障检测与恢复93-944.3.4优化944.4实验模拟94-994.4.1通讯链路故障的影响94-974.4.2节点故障的影响97-994.4.3与其他协议的比较994.5相关工作99-1004.6本章小结100-101第5章多播拥塞控制研究101-1235.1引言1015.2多播拥塞的主要问题概述101-1075.2.1拥塞和拥塞控制101-1025.2.2多播拥塞控制102-1045.2.3多播拥塞控制算法104-1075.3一种基于MINC的分层多播动态机制研究107-1195.3.1分层多播拥塞控制机制概述107-1095.3.2基于MINC的分层多播动态机制109-1195.3.2.1问题的提出109-1105.3.2.2基于MINC的网络丢失率的丈量|教学论文网|110-1185.3.2.3基于MINC的分层多播动态118-1195.4实验模拟119-1215.4.1模拟环境1195.4.2实验模拟1195.4.3结果分析119-1215.4.3.1用直接丈量|教学论文网|验证MINC的有效性119-1205.4.3.2探针数数对丈量|教学论文网|结果的影响120-1215.4.3.3与其它协议的比较1215.5相关工作121-1225.6本章小结122-123第6章总结与展望123-1266.1总结123-1246.2进一步的工作124-126参考文献126-138攻读博士学位期间发表的学术论文138-140致谢140-141