自组织算法是端系统组网的核心功能和机制,自组织算法的主要功能包括:周期性地交换节点状态信息,通报组成员状态;周期性地收集网络逻辑连接的带宽、时延等动态参数;动态地调整叠加网拓扑。
直观上,端系统实现组播功能可以避开网络层实现组播功能的许多难题:一是应用层组播的状态在主机系统中维护,不需要路由器保持组的状态,解决了业务的扩展性问题,网络可以支持大量的组播组。二是组播应用可以随时部署,不需要网络设备的升级和功能扩展。三是可以简化组播的控制、可靠等功能的实现,建立在网络连接之上的应用层组播可以使用TCP、UDP服务,如可以利用TCP的可靠和拥塞控制简化组播的可靠和拥塞控制。
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当然,应用层组播也有许多局限:一是端系统对IP网络的了解有限,节点参与组网时,只能通过探测获得一些网络性能参数,选取的逻辑链路难以优化;二是主机不了解IP网络的拓扑结构,只能通过带宽和时延等外在的特性参数,以启发式的方式建立叠加网,逻辑链路不能较好地利用质量较好的底层网络资源,叠加网的多条链路可能经过同一条物理链路。
4 应用层组播的研究现状和进展
应用层组播思想提出后的短短几年内,多个研究机构开展了应用层组播体系结构的研究项目,如:ESM(end system multicast)[5]、YOID[6]、Scattercast[7]、Overcast[8]、ALMI[9]、HM(host multicast)[10]等,我们首先对这几个项目进行简单的介绍,然后做一个比较。
(1)ESM
ESM是CMU(卡耐基·梅隆大学)开展的一个端系统组播研究项目,是目前为止最成功的一个项目。2000年,ESM的研究表明,在端系统中实现组播功能的体系结构是可行的,可以支持组成员在几百范围内、分布稀疏的、较小规模的多方通信。2001年,通过在因特网中实际运行基于ESM的视频会议,验证了ESM采用的自组织协议可以在动态的、异构的因特网中支持较小规模的视频应用。
Narada是ESM的组网协议。Narada协议首先在组播成员之间建立一个网状的叠加网, 然后在叠加网上运行组播路由协议,建立一棵组播转发树。通过动态探测网络状态,Narada动态地对叠加网进行维护和改良。
(2)YOID
YOID是ACIRI(AT&T Center for Internet Research at ICSI) 研究中心在2000年提出的,基于应用层组播的一整套内容分发的解决方案,包括了应用层组播之上的可靠、安全、拥塞控制等机制。YMTP(YOID multicast tree protocol)是YOID体系的核心,是一种自组织的拓扑管理协议,将主机组织成网状网和共享的组播转发树。
(3)Scattercast
2000年,Berkeley大学的Y.Chawache在其博士论文中提出了Scattercast的体系结构。这是一种基于应用层组播实现因特网大规模广播业务的体系结构。其思想是在因特网中部署支持广播业务的服务器,称为Scattercast Proxy节点,应用层组播将这些服务器组织成一个因特网广播业务的支撑网,支持用户规模巨大的Internet 广播和软件分发应用。 Scattercast体系结构包括应用层组播机制、应用层组播之上的传输层机制以及内容请求的实现机制。Gossamer是Scattercast体系结构的自组织组网协议。
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