基于优先度的应用层组播协议.doc

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1、基于优先度的应用层组播协议俞俊俞俊（1980-），男，2003年获浙江大学计算机学士学位,现在浙江大学计算机系攻读硕士学位。研究方向为分布式系统和应用层组播。E-mail:yujun116@yahoo.com.cn.，陈岭陈岭（1977-），男，1999年获浙江大学计算机学士学位，2004年获浙江大学计算机博士学位。现为浙江大学计算机系讲师，研究方向为计算机支持协同工作和协同虚拟环境。，陈根才陈根才（1950-），男，1973年获杭州大学物理学士学位，现为浙江大学计算机系教授。研究方向为计算机网络、数据库和计算机支持协同工作。（1,2,3浙江大学计

2、算机科学与技术学院，杭州310027）摘要：本文提出了一种用于分布式虚拟环境的应用层组播协议——基于优先度的应用层组播。与之前提出的其他应用层组播协议相比，它的优势在于将实体在虚拟环境中的优先度作为构建组播树的参数之一，而别的应用层组播协议仅仅考虑了网络层因数。因此它更加适用于那些实体优先度不同的应用，例如：分布式虚拟环境（DVE）。通过仿真实验得出：基于这种应用层组播协议建出的组播树在节点扇出和总带宽利用率上都比单播方式高效。同时优先度对建树起到了指导作用，即优先度大的实体，它到根节点的延时就小。由这几点可以证明，基于优先度的应用层组播很好的满足

3、了DVE系统的特点。关键词：优先度；分布式虚拟环境；应用层组播协议1.引言近几年以来分布式虚拟环境得到了广泛的应用（DVE）。随着用户的不断增多，研究者们将注意力集中到如何减少用户获得的无关数据。高层体系结构[1]（HLA）是一种用来过滤无关数据的机制，它为每个发送实体建立发送区域，并由此建立发送组，以及对组中成员采用组播的方式发送信息。目前的HLA是采用了IP组播的方式来实现组播功能，这是一种目前广泛采用的组播机制[2]（ALM）。但它同时存在不足，随着用户的增多，组播组必然增多，而IP组播一个很大的不足就是IP组播地址的缺乏。目前被提出用来取代

4、IP组播的机制就是应用层组播[2]。应用层组播的目的是将组播功能在应用层上实现，这样就不需要在网络层有特殊的硬件的支持。目前，已提出的ALM体系有：ESM(EndSystemMulticast)、ALMI(ApplicationLevelMulticastInfrastructure)、YOID(YourOwnInternetDistribution)三种体系。ESM体系由CMU大学网络实验室提出，采用NARADA[2]协议。它针对的应用是网络视频点播系统。它采用了两步建树过程：首先所有节点（已加入到系统中的节点）被连接成一个连通子图，之后再由连通

5、子图生成最短路径树作为组播树[3]。ALMI[4]由华盛顿大学提出，其设计的目的是通过应用层组播实现分布式数据库。它与NARADA不同之处在于它的多点发送。虽然也是采用了两步建树方式，但却是采用了最小生成树作为所有节点的共享树。ACIRI（AT&TCenterforInternetResearchatICSI）研究中心提出的YOID[5]与前两种不同，它采用了单步建树的方式，同时还加入了避免循环产生机制。以上列出的应用层组播协议只将网络层因素（如带宽，延时）作为建树依据，它们仅适用于那些不存在节点优先关系的应用，例如视频点播。在这些应用中，所有节点

6、都具有相同的优先度。而分布式虚拟环境中的实体却由于位置的不同而具有不同的优先度。与状态更新实体接近的节点需要更短的更新时间，这就需要在建树过程中将实体的优先度考虑进来。通过仿真实验发现，本文提出的基于优先度的应用层组播协议可以满足DVE的建树要求。2.研究背景随着网络的发展，许多基于网络的应用被开发出来。这其中很多应用需要用到组播，例如，网络视频会议，网络聊天室，大规模网络游戏等。而它们对组播的运用与当初设计IP组播的初衷有很大不同，这表现在：1.这些应用的组播规模较小，而IP组播是被设计进行大规模组播应用的。2.由于组播数目的增大，路由器需要保存

7、和更新的路由表的数量增多了，这增大了路由器的负担。所以针对这些应用，研究者试图设计出一种可以用来代替IP组播的机制。它可以更加灵活的实现组播功能。应用层组播被设计出来代替IP组播进行小规模的组播。它有以下几个特点：1.它不需要特殊的硬件支持，一切都是通过上层的软件来实现。2.它设计的应用是小规模的组播应用。其中ESM，ALMI和YOID(是三种具有代表性的体系。I、ESMESM具有以下几大优点：①从技术上来说，视频点播系统需要发送节点有足够的发送带宽支持。连接的用户越多则消耗的带宽越大。当服务器的可用带宽用尽时，则新用户难以再加入到系统中。ESM系

8、统允许通过转发的方法来实现视频点播，即用户不直接从服务器获取视频数据，而是从别的用户那里获得。这种实现方式就是一种应用层组