一个应用层组播系统的研究与实现

一个应用层组播系统的研究与实现

计 算 机 工 程 第 32 卷 第8期

Vol.32 № 8 Computer Engineering · 网络与通信 ·

文章编号：1000—3428(2006)08—0147—03

文献标识码：A

2006年4月

April 2006

中图分类号：TP393

一个应用层组播系统的研究与实现

杨音颖1，吴家皋1，周长寿2

(1. 东南大学计算机科学与工程系，南京210018；2. 华东计算技术研究所，上海200233)

摘 要：提出了一个在Pastry上实现的应用层组播系统。系统可以根据接收者对延时和带宽的不同要求，面向实时应用，提供可定制的组播应用。在同时满足延时限制和带宽约束的条件下，接纳尽可能多的用户。通过限制可能父母节点集合的大小，提高系统扩展性。 关键词：覆盖网；P2P；应用层组播

Research and Realization of An Application Level Multicast System

YANG Yinying 1, WU Jiagao 1, ZHOU Changshou 2

(1. Department of Computer Science & Engineering, Southeast University, Nanjing 210018;

2. East-China Institute of Computer Technology, Shanghai 200233)

【Abstract】This paper proposes an application level multicast system ( ALMS ) on top of P2P network, Pastry. ALMS can provide customizablereal-time service to receivers according to their different QoS requirements. ALMStries to accept more nodes balancing between delay andbandwidth constraints and raise scalability through limiting the number of potential parents nodes. 【Key words】Overlay network; Peer-to-peer; Application level multicast

应用层组播利用覆盖网(Overlay Network)技术，在IP网

络上构建一个虚拟网络，将组播功能从路由器移到端系统，由端系统完成诸如成员管理，数据包复制和分发等功能。与传统IP组播相比，它的优势在于：组播服务的部署相对容易；具有较好的扩展性；可以动态地适应网络条件的变化，实现服务定制；具有更好的可靠性。

分布式应用层组播系统具有较好的扩展性，但效率较低，

[3]

如Scribe；集中式系统效率较高，但扩展性差，如ALMI[1]。本文提出的应用层组播系统(Application Level Multicast System，ALMS)提供实时多媒体文件的组播服务，发送者创建多播组，成为多播树的根节点，其它接收者提出各自对延时和需求带宽的不同需求，加入多播树。加入算法在同时满足发送者到接收者最大延时限制和带宽的约束条件时，能够接纳尽可能多的用户。多播树的根节点保存全局拓扑结构，对节点加入和离开的处理具有较高的效率，同时节点加入时只需得到多播树中部分节点而不是全局信息，也能找到较优的父节点，提高了系统的可扩展性。

图1是8个P2P节点组成的多播树，每个节点上标出了节点号。从A到H的路径有如图1中的a)和b)两种：

a)直接路径：由A直接到H (如图中的虚线所示)，指A直接利用底层IP网络将报文路由到H，不一定经过多播树上的节点D。

图中A到 H的逐跳路径由两段直接路径组b)逐跳路径：

成，先沿图中标出的b.1)段由A到D，再沿b.2)由D到H。 1.1多播树的约束条件

用T=(r，P, E)来表示多播树，其中s代表根节点，P是P2P节点p的集合，E是连接两个节点的边e的集合， e=<p1,p2>, p1, p2∈P。对 p∈P，有p=( capBandwidth(p)， usedBandwidth(p)， reqBandwidth(p)，availBandwidth(p))[1]。其中capBandwidth(p)表示p的最大带宽转发能力；usedBandwidth(p)表示p已经使用的转发带宽；reqBandwidth(p)表示p的需求带宽，p的父节点以此带宽向p转发数据。

availBandwidth(p)= capBandwidth(p)-usedBandwidth(p) 表示p的剩余可用带宽。本文构造的多播树中所有节点满足以下约束条件：

(1)capBandwidth(p)≥ usedBandwidth(p) 其中usedBandwidth(p)=

c∈Children(p)

1 ALMS的设计与实现

ALMS在Pastry[2]的基础上实现应用层组播。Pastry在IP网络上构建可扩展、分布式、自组织的Overlay网络，基于P2P技术为ALMS提供应用层路由和Overlay节点的定位功能。ALMS调用Pastry提供的接口，可以沿直接路径或沿

图1 逐跳路径与直接路径

∑reqBandwidth(c)

即节点的使用带宽是其所有孩子需求带宽的总和，Children(p)表示p的孩子集合。

(2)对于 c∈Children(p)，c∈P，有reqBandwidth(p) ≥ reqBandwidth(c)。

基金项目：国家自然科学基金资助项目“下一代网络服务体系结构及其关键技术的研究”（90104009）

作者简介：杨音颖(1980—)，女，硕士生，主研方向：Overlay网络，应用层组播；吴家皋，博士；周长寿，硕士

收稿日期：2005-04-01 E-mail：yang_yy@seu.edu.cn

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