Ｎ Ｌ Ａ ｐｉ ｔ ｎ Ｌ ｙ ｒＭｕ ｉ ｓ ｂ ｓｄ ｏ ｗ — ｉ ｅ ｓ ｎ Ｎ ｔ Ａ Ｍ（ ｐ ｌ ａｉ ａ ｅ ｈ ｃ ｔ ａｅ ｎ Ｔ ｏ Ｄ ｍ ｎ ｉ ｅ ｃ ｏ ａ ｏ
中结 点 １ ６组成 了以结点 ５为 中心 的车轮结构 ； 域首连接成 网 状结构 ， 组成了高层 ， 图 １所示 ， 如 四个 域 的域 首 ５ ７ １ 、４组 、 、７ ２ 成了网状结构 。组播组 中所有结点最终形成了一个二维 网状 结
关键词
中 图分 类 号
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应用 层组播 网状 结构 二维网状 车轮结构
Ｔ ３ ３０ Ｐ ９ ．３ 文 献标 识码 Ａ
ＲＥＳ ＥＡＲＣＨ ｏＮ Ｐ ＣＡＴＩ ＡＰ ＬＩ ＯＮ ＬＡＹＥＲ ＵＬＴ ＣＡＳ ＰＲｏＴｏＣＯＬ Ｍ Ｉ Ｔ ＢＡＳ ＥＤ
ＯＮ ＴＷ ｏ ＬＡＹＥＲ ＮＥＴＷ ｏＲＫ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
ｌ 大 一 于 小于 ，Ｄｙ＝ Ｉｎ 于 小 ｙｌ ｌ 大 ｙ— 于
ａ ｝其 中 ｋ ， 是集合 中的结点 数 目。代 理结 点负责 主机加 入组播组 时 的 注册 和维 护 。在成 员 全 部 加 入 组 播 组 后 ， Ｄ Ｔ－ Ｎ Ｌ 协议 将组播成员构造 成一 个两层 的体 系结 构 ， ＡＭ 此层 次化
去掉 ， 并设 ｓ ＝ｓ ｅ＋ ｐ ｉ ｅ ｚ ｉ ｚ ； ４ ｆｖ 停 止了成员选择并且 ｓｅ＜Ｓ ｖ 从这 Ｐ个 区域 成员 中选 ．Ｉ ； （ ｉ ｚ ）｛ｉ
０★ 域首节点
一
域首阊相连
域首与普通 节点相连
择一个副域首 ， 并将副域首通知代 理 ａ， 副域首继 续采用算 法 １ 进 ． 有 来
…
，
结 构与 ＮＣ ＩＥ中的层次概念类似 。
１ ３ 域 划分 ．
假设存在一组 结点 的集 合 Ｇ＝｛０ ， 域方法之前 ， 先定 义如下 变量 ： （ ）成 员距 离限度 Ｄ 作为同一个域 内的普通成员 到域首 １
（ ）每个域形 成了 以域 首为 中心 的一个 车轮结构 ， 图 １ ４ 如
根据构建控制拓扑 和数据拓 扑的顺序 ， 以将 目前应 用层 可 组 播协议分为 ： 拓扑 优先 方法 、 状拓 扑优 先方法 以及 ］网状 树 隐式方法三大类 。网状优先 的组播协议 采用分 布式算法 ， 使得 组播结构的构建速度快、 连通性好， 可靠性高。但该类协议有较 大的额外控制开销 ， 导致效率低下 。 本文提 出了一种基于二维 网状结构 的应 用层组播协议 Ｔ — Ｄ
许建真 王 明 梁克会
（ 南京 邮电大学计算机学院 江苏 南京 ２０ ０ ） １ ３ ０
摘
要
为 了改善 网状优先 的应用层组播 协议 可扩展 性差 等缺 点， 出一种 新的应用组播 协议 ， 提 协议 采用特殊 的二维层次结构 。
在低层 ， 距离近 的结点划分 为同一个域 ， 内成员组织成车轮状， 将 域 域成 员只和邻居结 点交换 信息 ， 减少 了维 护通 信量。在高层 ， 将 距离较远的域首组织成 网状结构 ， 上下层通过不 同的路 由算法并行地传输数据 ， 使得数 据可 以尽 快到达远处 的结 点， 提高 了 输效 传 率。仿真结果表 明， 该组播协议具有较小 的控制开销 、 链路压力 和端 到端延迟 。
行 区域成员 的选择 ； ｝
一
５ Ｉ ｓ ｅ ＝ 或 当前 区域 内任何成员都找不到跳数不多于 Ｄ的组 ．ｆ ｉ ＝ Ｓ （ｚ 成员 ） ｖ 通过发送 Ｃ ｍ ｌ ｅ 区域 Ｉ ） ａ 来结束 区域 的形成过程 ， ｛ ｏｐｔ ｅ（ Ｄ给 ｌ 并 将构造好 的区域加入 ｃ ． ｝ ｓ｝
ｐ ｏｏ ｏ ｈ ｔｕ ｅ ｐ ｃ ａ ・ ｙ ｒｈ ｅ ａ ｃ ｙ ｒ ｔｃ ｌ ａ ｓ ｓ ａ ｓ ｅ ｉｌｔ ｌ ｅ ｉ ｒｒ ｈ ．Ａｔ ｈ ｏ ｒｌｙ ｒ ｅ ｒ ｙ ｎ ｄ ｓ ａ ｅ ｃｕ ｔｒ ｄ ｔｇ ｔ ｅ ｏ ｆ ｒ ａ ｗｈ ｅ ，ｉ ｓｄ ｉ ｈ ｅ ｃ ｔ ｗｏ ａ ｅ ｌｗｅ ａ ｅ ，ｎ ａ ｂ ｏ ｅ ｒ ｌ ｓ ｅ ｏ ｅｈ ｒ ｔ ｏｍ ｅ ｌ ｎ ｉｅ ｗｈ ｃ ａ ｈ ｔ ｅ ｍｅ ｅ ｘ ｈ ｎ ｅ ｎｏ ｍａｉｎ ｏ ｌ ｉ ｔ ｎ ｉｈ ｏｓ Ｏ ｔ ａ ｈ ｍｏ ｍ ｆｍａｎ ｅ ａ ｃ ￣ｏ ａｉｎ ｉ ｒｄ ｃ ｄ ｍｂ ｒｅ ｃ ａ ｇ ｓ ｉｆ ｒ ｔ ｎ ｙ ｗ ｔ ｉ ｅｇ ｂ ｒ ，Ｓ ｈ ｔ ｅ ａ ｕ ｏ ｉ ｔｎ ｎ ｅ ｉ ｒ ｏ ｈ ｓ ｔ ｍ ｏ ｓ ｅ ｕ ｅ ．Ａ ｈ ｉｈ ｒｌｙ ｒ ｌ ｓｅ ｔｔｅ ｈ ｇ ｅ ｅ ，ｃｕ ｔ ｒ ａ ｌａ ｅ ｓ ｔａ ｒ ｉｔｎ ｏ ｅ ｃ ｔ ｅ ｒ ｒ ａ ｉｅ ｏ ａ ｍｅ ｈ ｓ ｕ ｔ ｒ ． Ｔ ｅ ｔ ｏ ｌｙ ｒ ａ ａｌｌ ｒ ｎ ｆ ｒｄ ｔ ｔ ｉ ｅ ｅ ｔｒ ｕ ｅ ｇ — ｅ ｄ ｒ ｈ ｔａ ｅ ｄ ｓ ｔｆ ｍ ａ ｈ ｏｈ ｒａ ｅ ｏ ｇ ｎ ｚ ｄ ｔ ｓ ｔ ｃ ｕ ｅ ａ ｒ ｒ ｈ ｗ ａ ｅ ｓ ｐ ｒ ｅｌ ｔ ｓｅ ａａ ｗｉ ｄｆ ｒ ｎ ｏ ｔ ｒａ ｏ ｌ ｙ ａ ｈ ｆ ｌ
…
２
５
蒋通节点河 相连
１４ 域 首选 取 ．
图 １ Ｔ Ｎ Ｍ 协 议 组 织 结 构 Ｄ ＡＬ
把组播 组成员划分为不 同的域 之后 ， 就需要 为每个 域选 择
一
１ ２ 协议 设计 ．
本节着重介绍 Ｔ Ｎ Ｌ 协议的设计 细节 ， 中包含域 的划 ＤＡＭ 其
个合适 的域首。域 首负责将来 自域外部组播成员 的数据在 本
许建真等： 于二维网状结构的应用层组播协议研 究 基
１９ ９
成员列表 中选 出一个主机 ｖ， 并将 此主机设 为域首 ，１ 主机 ｖ 从 Ｕ ａ将 ； Ｈ 中去掉 ， 并将信息发送 给其它代理 ；
● 酱遥节点
２
３ 一旦被设 为域首 ， ． 主机 ｖ根据算法 Ｉ 出Ｐ 区域成员从 Ｕ ； 选 个 Ｈ中
ＸｕＪａ ｚ ｅ Ｗ ａ ｇＭｉｇ Ｌ ａ ｇ Ｋ ｈ ｉ ｉｎ ｈ ｎ ｎ ｎ ｉｎ ｅ ｕ
（ ｏｅｅｏ ｏ ｐ ｔ ， ｎｉｇＵ ｉｒｔ Ｐ ｓ ＆ Ｔｌｏ ｍｕ ｉ ｔ ｎ ， ａｊ ｇ２ ００ Ｊａ ｇｕ，ｈｎ ） Ｃ ｌｇ ｌ ｆＣ ｍ ｕｅ Ｎａｊ ｎ ｅｉ ｏ ｏｔ ｒ ｎ ｖ ｓｙｆ ｓ ｅ ｃｍ ｎｃ ｉ ｓ Ｎ ｎｉ １０ ３，ｉｎｓ Ｃ ｉ ｅ ａｏ ｎ ａ
面对 Ｉ Ｐ组播发展 的困境 ， 研究者提出了应用层组播 （ ｐ ｌ ａｏ Ａ ｐｉ ｔ ｎ ｃｉ Ｌ ｙｒ ｕ ｉ ｓ） ａ ｅ Ｍ ｈｃ ｔ 的思想 ， 由应 用层 实现 组播 功能 。应 用层 组 ａ 即
１ Ｔ ＮＡ Ｍ 协议设计 Ｄ Ｌ
１ １ 协 议结构 ．
本节将详细描述 Ｔ Ｎ Ｌ 协议组织结构 ： Ｄ ＡＭ
０ 引 言
相对于单播 而言 ， 组播借助 中间结点进行分布处理 ， 从而实 现分布式并发传 输模 式 ， 因此成 为一 种 高效 的数据 传输 机制 。 组播技术是互联网上视频会议 、 远程 教育 和网络 电视 等组通信 应用的关键支撑技术 。Ｉ Ｐ组播虽然传 输效率较 高 ， 是 由于技 但 术和市场等 原 因， 它在 全球 范 围内 的部署 依 然 十分 缓慢 。
Ａｂｔａｔ ｓ ｃ ｒ
Ｔ ｅ ｅｙｔｅｐｏ ｃｌｂ ｉ ｆｍ ｓ—ｒ ｐｌ ａ ｏ ａｅ ｈｃｓ Ａ Ｍ） ｐｏ ｃｌ ｈ ａｅ ｒｐｓｓａｎｗ Ａ Ｍ ｏｒｍ ｄ ｈ ｏｒｓａａｉｔ ｏ ｅｈｆｓ Ａ ｐｉ ｔ ｎＬ ｙｒＭｕ ｉ ｔ（ Ｌ ｌｙ ｉｔ ｃｉ ａ ｒｔ ｏ，ｔｅｐ ｐｒｐｏｏｅ ｅ Ｌ ｏ
ｒｔｍｓｔ ｅｐ ｔ ｅ ｒ ａ ｈ ｄ ｓａ ｔ ｅ ｔ ａ ｉｎ ｓｓ ｏ ｓｐ ｓｉ ｌ ．Ｓ ｍｕ ａｉｎ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｈ ｔ ｈ ｌ ｃ ｓ ｒｔ ｃ ｌｓ ｖ ｓ ｃ ｎｒ ｌｃ ｓ ，ｒ 一 ｉ ｈ ｏ ｈ ｌ ｈ ｍ ｅ ｃ ｉ ｎ ｓｉ ｔ ｓ ａ ｏ ｎ ａ ｏ ｓｂｅ ｉ ｌｔ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｔ ａ ｅ ｍｕ ｔ ａ ｔｐ ｏｏ ｏ ａ ｅ ｏ ｔ ｏ ｔ ｅ ｔ ｄ ｎ ｏ ｏ ｓ ｔ ｉ ｏ
就 是到其它所有域成员 的跳数 总和最小 。 将 组播 组中的主机映射 到一个 二维笛 卡尔 坐标空 间中 ， 假 定 用坐标（ Ｙ 表示一个组播 组 中主机 ｍ所 占的区域 ， ★ ， ） ｎ 秆表 示对应 区域横 坐标大于 的主机数 ， 小 表示对应 区域横 坐标 ｎ 小 于 的主机数 ， 同理 ，奸 ｎ 表示对应区域的纵坐标大 于 Ｙ的主 机 数 ，ｄ ｒ ｎ， 表示对应区域的纵坐标小于 Ｙ的主机数 ， ￣ 则令 Ｄ ＝
（ ）以域 （ ｅｉ ） １ Ｒ ｇ ｎ 为基 本逻辑管 理单 位 ， 造和 维持一个 ｏ 构
基 于域 的两层 （ａｅ） Ｌｙｒ网络逻辑结构 ， 构包括低层 和高层 ； 结
（ ）所有结点初始加 入到低层 ， ２ 距离 近 的结 点划分为 同一 个域 ， 内成员组织成车轮 结构。车轮结 构形成包 括两个 子过 域 程： 一是所有普通结点组织成一个 时延总和最小 的环 ， 二是环上 结点 与域 首相连形成车轮状结构 ； （ ）每个域有一个 域首 （ ｅｄｒ ， ３ Ｌ ａｅ） 运行周期 性选 举算 法选
播技术在成员主机之间构建以网络层单播为基础的应 用层 覆盖 网络 ， 组播 路由和转 发控制任 务完全 由成员 主机承担 。由于不
需要额外 的基础设施支持 ， 易部署性 成为应 用层组播 最大 因此
的优势 。
出到域内其 它成员 的跳数 总和最 小的结点 担任域首 ， 为数据 作 转发的关键结 点 ， 相距较远的域首组织成 网状结构 ； 为了进一步 提高系统的可靠性 ， 每个域选取一个副域首 ， 由到其它成员跳数 总和次小 的结点担任 ；
１ ｖ ｓ１ ｋ ｓｒ ｓ ｎ ｐ ｅ ｓ ｕ ｎ — — ｎ ｏ ｉ ｅ ｉ ｔｅ ｓ ａ ｄ ｓ ｅ ｄ ｐ ｅ ｄ ｔ ｅ ｄ ｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ ｅ ｎ ｏ ｎｃ ｔ ． ｏ
Ｋｅ ｗ ｒ ｓ ｙ ｏｄ
Ａ Ｍ（ ｐ ｈ ａ ｏ ａｅ ｌｃｓ） Ｍｅｈａ ｈｔ ｔｒ Ｔ ｏｌ ｅ ｅ ｏｋ Ｗｈｅ ａ ｈｔ ｔ ｅ Ｌ Ａ ｐ ｅｔｎＬ ｙｒ ｉ Ｍｕｔ ａｔ ｉ ｓ ｒ ｉ ｃ ｅ ｗ ｙｒ ｔ ｒ ｃ ｅｕ ａ ｎｗ ｅｌ ｒ ｉ ｃ ｒ ｃ ｅｕ
分方法 ， 首的选取机制 ， 域 组播路 由机制和组维护机制 。 在协议设计 中， 假定 存 在 一个 代 理结 点 集合 Ａ＝｛ 。ａ ， ａ ，
域 内部 进行 传输 ， 负责将 内部成员 发 出的数据传 送到 域外 并且 部 。因此 ， 域首 的选择 可 以影 响到组 播效率 。域 首选 择的原 则
收稿 日 ： １ ０ — ７ 期 ２ ０— ７ ０ 。许 建真 ， ０ 教授 ， 主研领域 ： 计算体 网络 与
网间 互 连 。
ｗ ｒ）该协议在 网状结 构 的应用 层组播 协议 ＿ ｏ ， ｋ 中引入 了域 的概 念， 通过分域减小 了维护通信量 ， 提高了数据传输率 。
第９期
构， 图１ 如 所示 。
第２ ８卷 第 ９期
２ １ 年 ９月 ０１
计 算机应 用与软 件
Ｃｏ ｕｔｒＡｐ ｌｃ ｔｏ ｓ ａ ｄ Ｓ ｆｗａ ｅ ｍｐ ｅ ｐ ｉａｉ ｎ ｎ ｏ ｔ ｒ
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ ９ １２ ． Ｓ ｐ．２ １ ｅ ０１
基 于二 维 网状 结 构 的应 用 层 组 播 协 议研 究