一种支持流媒体的应用层组播策略研究

摘要

随着流媒体技术和对等网技术的发展，研究人员提出了P2P流媒体技术，即把组播的功能从网络层移到了应用层。与传统建立在客户-服务器模式基础上的流媒体技术相比，P2P流媒体技术在利用客户资源、提高系统伸缩性等方面具有巨大的潜力和优势,但也带来了吞噬网络带宽和产生巨大网络流量等问题。此外，已有P2P流媒体系统中还普遍存在延时大，冗余信息多等问题。 叠加网拓扑意识构建技术和应用层组播技术都在一定程度上能够解决上述这些问题。构建叠加网拓扑意识，使叠加网和底层物理网络相匹配，但往往构建方法复杂，性能较差。应用层组播涉及在应用层如何建立高效数据传输路径并将流媒体数据沿着这些路径分发到所有加入组播组的节点。 本文深入分析底层物理网络结构特性和已有叠加网拓扑意识构建方案，提出一种将ISP（Internet Service Provider）和节点间延时相结合的拓扑意识构建方案。首先将节点按照ISP进行分组，然后每个节点周期发送探测消息并使用离本节点延时小的节点替换延时大节点。本方案不需要复杂的ISP划分机制，且能使叠加网和底层物理网络较好匹配。 其次，对基于流言（gossip）的应用层组播策略进行深入研究，结合上述改进的拓扑意识构建方案，提出一种高效的基于拓扑意识的应用层组播策略TP2PM。TP2PM中邻居节点之间具有较高的相似性，数据能沿着一条高效数据传输路径进行传输。针对P2P网络中节点加入和离开十分随机特性，提出两种快速恢复算法，减少节点离开和节点失效给其它节点带来的影响。 最后通过理论分析和实验对本文提出的应用层组播策略进行验证。实验表明，TP2PM具有较低的系统延时，较好的链路利用率，并提高了系统健壮性，是一个性能较优的应用层组播策略。