具有度约束特性的应用层组播系统的设计与实现

论文摘要

近年来,为了缓解网络带宽的瓶颈,应用层组播技术越来越受到重视。但是,要设计出高效的应用层组播系统也面临新的挑战,研究人员需要考虑许多不同网络层的因素以及可扩展性、可管理性等问题。在以往的研究中,一个被忽视但同样重要的因素是主机的容量限制,以往的研究基本没有考虑主机容量的有限性,认为主机具有足够的容量（即能与任意多的主机进行连接）。但事实并非如此,主机能直接连接的邻居数目总是有限的。如果不考虑主机的容量限制,就有可能使某个节点连接过多的邻居,从而在该主机处产生瓶颈,导致整个组播系统性能的急剧下降。为此,本文提出了一个具有度约束特性的应用层组播树构造算法,它采用节点的可用网络带宽、CPU占用率、可用存储空间、当前进程数等参数描述节点容量（度数）,通过在源根组播树算法中引入节点的度约束功能,试图消除节点连接过多邻居的倾向,生成负载更均衡、整体性能更优的组播覆盖网。本文还使用Java语言,在Eclipse3.2+JDK6.0平台上,实现了一个基于该算法的群组通信系统原型。该系统具有构建组播树覆盖网、以组播的形式传输文字和文件等基本功能,能满足实验要求,也具备一定的实用价值。我们在局域网中对系统进行了反复测试,实验表明,与无度约束的同类组播算法比较,本系统能有效降低成员节点计算能力波动对整个组播系统的冲击,减少平均延时,提高传输吞吐量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 应用层组播研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 应用层组播技术研究
• 2.1 IP组播应用面临的问题
• 2.2 应用层组播的优势和局限性
• 2.3 应用层组播的主要算法
• 2.3.1 集中式算法
• 2.3.2 分布式算法
• 2.4 应用层组播中的关键技术
• 2.4.1 组播节点的网络构建方式
• 2.4.2 组播节点的管理与维护
• 2.4.3 安全
• 2.4.4 网络性能测量技术
• 2.4.5 流量控制和拥塞控制
• 2.5 应用层组播算法的评价标准
• 2.6 本章小结
• 第三章 度约束应用层组播算法设计
• 3.1 基本思想
• 3.2 度数的计算
• 3.3 节点的加入
• 3.4 转发树的生成
• 3.5 数据的转发
• 3.5.1 报文转发方式
• 3.5.2 虚电路转发方式
• 3.6 节点的退出
• 3.6.1 节点正常退出
• 3.6.2 节点异常退出
• 3.7 本章小结
• 第四章 系统设计与实现
• 4.1 系统需求分析
• 4.2 系统结构分析
• 4.3 系统类设计
• 4.3.1 类的层次设计
• 4.3.2 类详细设计图
• 4.4 关键技术
• 4.4.1 网络通信
• 4.4.2 输入输出流
• 4.4.3 多线程技术
• 4.5 系统功能的实现
• 4.5.1 初始化系统
• 4.5.2 服务器设置
• 4.5.3 连接服务器
• 4.5.4 断开服务器
• 4.5.5 退出系统
• 4.5.6 发送数据
• 4.5.7 接收数据
• 4.6 本章小结
• 第五章 原型系统的性能测试
• 5.1 原型系统拓扑结构和测试环境
• 5.2 原型系统性能测试与结果分析
• 5.2.1 组播树结构测试
• 5.2.2 系统传输效率测试
• 5.3 本章小结
• 第六章 工作总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果