基于超立方体的容错性组播及路由仿真系统的研究

摘要

随着互联网规模和应用的飞速发展,视频会议等应用越来越广泛,传统的单播通信已经无法满足这些应用的需求,基于互联网的组播研究正方兴未艾.人们提出了控制拓扑的概念,支持大节点数的应用.因此,研究性能稳定的组播控制拓扑及其协议也就成为了当今世界上最前沿也最热门的课题之一,而超立方体又是其中的代表.因为以往的控制拓扑具有较大的局限性,近年来超立方体结构被提出并得到了广泛的研究.完全超立方体性能突出,但对节点数的严格限制使其实用性有限.为此,人们提出了LogCube、FullCube等逻辑超立方体结构,它们消除了HyperCube的局限性,提高了结构的性能,但仍存在较大的缺陷.针对这些不足,我们分析了一种新的结构一组合超立方体结构:ComCube,并从理论上说明了ComCube在继承发扬以往结构的优越性的同时,较好地克服了逻辑超立方体的一些缺陷.根据研究需要,我们深入研究了公认的优秀网络仿真软件NS2.针对NS2以及超立方体结构的特点,开发了基于NS2的超立方体路由仿真系统.该系统能够根据实验对象和实验要求,自动构建Tcl脚本,运行模拟实验,分析统计实验结果以及显示实验的动态过程.该系统具有良好的通用性、易用性和扩充性,能够极大提高超立方体模拟实验的科学性和工作效率,使NS2能够被更广泛地应用于研究工作中.目前在实验中模拟组播与超立方体结构的结合,研究其性能,具有前沿性的理论与实际意义.我们利用该仿真系统,对基于逻辑超立方体的组播通信进行了模拟实验,研究不同节点出错率及节点出错位置下,逻辑超立方体结构在组播通信中的性能.根据对统计结果曲线图的分析研究,我们得到结论:逻辑超立方体在组播应用中,确实具有良好的性能.该课题的研究展现了逻辑超立方体和ComCube的性能优势,并成功设计开发了超立方体路由仿真系统;为继续深入研究超立方体结构,使其更加完善和具有推广实用价值提供了有力的工具并打下了良好的基础.

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第一章绪论

1.1可靠组播协议的控制拓扑的研究意义与现状

1.1.1可靠组播协议控制拓扑的研究意义

1.1.2国内外研究现状

1.2本文的主要研究内容与贡献

1.2.1本文的主要研究内容

1.2.2本文的主要贡献

1.3论文的组织

第二章可靠组播控制拓扑的研究

2.1概述

2.1.1路由的概念和组成

2.1.2单播路由、广播路由和组播路由

2.2 K阶共享树(K-ary shared tree)

2.3超立方体结构

2.4现有的基于逻辑超立方体的控制拓扑

2.4.1 LogCube结构

2.4.2 FullCube结构

2.5一种新的逻辑超立方体控制拓扑一ComCube

2.5控制拓扑的性能分析与对比

2.6小结

第三章基于NS2的超立方体路由仿真系统的设计与实现

3.1概述

3.1.1几种常用网络仿真软件对比

3.1.2 NS2的特点

3.2总体功能与系统设计

3.2.1系统需求分析

3.2.2系统功能目标

3.2.3系统体系结构

3.3主界面

3.4脚本构建子系统

3.4.1参数控制模块

3.4.2控制拓扑及协议构造模块

3.4.3模拟事件设定模块

3.4.4工作流程图

3.5结果分析子系统

3.5.1结果文件格式分析

3.5.2参数控制模块

3.5.4性能指标统计模块

3.5.5工作流程图

3.6实验过程演示子系统

3.7小结

第四章逻辑超立方体组播路由仿真

4.1网络模拟过程

4.2实验设计

4.2.1实验环境

4.2.2实验模型的建立

4.2.2实验结果的统计和动态演示

4.3实验结果及分析

4.4小结

第五章结论

5.1工作总结

5.2进一步的工作

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间参加科研及论文完成情况