【大学课件】信息通信专业：应用层组播中的关键技术PPT
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▪ IP组播被认为是最有效的解决方案 ▪ “应用层组播”方案也是当前最热门的网络
研究方向
ppt课件
4
IP组播回顾
▪ IP组播中在网络层中实现，其网络路由 器采用 分布式算法构造一棵数据转发树 。
▪ IP组播是实现组播分组转发的最有效的方 式 ，但由于在传输技术和管理上存在严重 问题，导致其一直没有能够进入商业领域 。
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18
PRO关键机制
▪ PS机制 • PS机制就是利用已获得的节点信息决定合适的父 亲节点。
• PS机制包括两个主要方面：选择标准和单一vs多 个父亲节点
• PS原理 ：i．什么时候选择新的父亲节点 ii．选择哪个节点作为父亲节点 iii．怎样检测新的父亲节点 iv．丢弃父亲节点标准
ppt课件
12
bwpf outbwi inbwj outdegi indegj
性能瓶颈
▪ 带宽瓶颈 ：对任意的父节点和孩子端点以下条件必 须满足：
bwpf outbwi inbwj outdegi indegj
我们称这个为“带宽——度”条件。不失一般性， 我们假设适应“带宽——度”的条件可以保证覆盖
▪ Gossiping提供了一种节点发现的方法 。 ▪ PRO构建了多父亲节点，无组织的重叠网。 ▪ PRO引入被动检测可用来检测不同父亲节点
路径的任何共享瓶颈。 ▪ 减少了测量的次数，提高了稳定性
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21
PRO局限性和挑战
▪ 条件不满足时，接收节点不能最大化全部带 宽或者生成的overlay不够有效
应用层组播技术研究
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1
▪ 概述 ▪ 重叠网的构造 ▪ 内容递交机制 ▪ 小结
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2
一.概述
▪ 背景介绍 ▪ IP组播回顾 ▪ 应用层组播研究概况 ▪ 应用层组播的分类 ▪ 应用层组播中的关键技术
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3
背景介绍
▪ 随着多媒体服务的高速发展，如何在互联网 上快速有效地把多媒体数据从单点传递到多 点已经成为一个挑战。
▪ PRO关键机制 ▪ PRO主要特征 ▪ PRO局限性和挑战
ห้องสมุดไป่ตู้
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17
PRO关键机制
▪ 基于Gossiping的PD机制
• PD机制即节点发现机制，使得每个节点获得 overlay中其他节点的信息。
• PRO采用了一种类似gossip的方法进行节点发现 。 • PD步骤 ： i．目标选择
ii．内容选择 iii．image维护
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15
由接收者驱动的P2P 重叠网 (PRO)
▪ PRO设计的主要目的： 为具有异构和非对称带宽的对等节点提供最 大的传输带宽
▪ 设计PRO的主要原则： 每一个节点能够独立并自私地决定连接到 overlay的最好方式，从而最大化自己的传输 带宽
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16
由接收者驱动的P2P 重叠网 (PRO)
▪ 实用性也许不能有效的指导搜索进程来识别 好的父亲节点
▪ 来自父亲节点的可控带宽也许不能提供一个 可测信号来检测共享瓶颈
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22
三.内容递交机制
设计一套高效的内容递交策略，使Overlay结 构上的用户终端能够尽可能接收到高质量的 流媒体内容。
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23
分层的P2P数据流LPPS
▪ 问题描述 ▪ 分层的P2P数据流解决方案 ▪ 性能评价
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代表性的，除了在底层级别 的端点外，在级别n上的每个 端有：（1）在级别（n－1） 有一个父节点，在同级或低 级有（deg－1）个父节点， （2）在级别（n＋1）上有 deg个孩子节点。在底层（n ＝depth）的端点在（n－1） 层上有一个父节点，在同层 或高层有deg个孩子节点。实 际上，因为端点之间的随机 连接，有少数的端点在更高 层上有多于一个的父节点， 如图中的端点5。这可能会减 小同级里的端点的数目，增 大覆盖的深度
19
PRO关键机制
▪ PRO中PD和PS的结合
• 使用父亲节点访问链路带宽代替可利用带宽有下 面的一些优点：
▪ 输出带宽是父亲节点可用带宽的一个上限。 ▪ 估计可用带宽需要end-to-end的测量 ▪ 使得overlay中的每个节点可以估计出任何其他两个节
点的相对有用性。
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20
PRO主要特征
MPPS、PRO、SCRIBE、GNUSTREAM…
▪ 内容递交策略
LPPS、PALS…
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8
二.重叠网的构造
设计一个可扩展的Overlay构建框架，用以把 所有参与流媒体应用（组播会话）的终端系 统（对等节点）组织成一个性能良好的 Overlay结构
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9
基于mesh的P2P流媒体（MPPS）
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5
应用层组播研究概况
▪ 最近几年来，研究人员考虑在在应用层实现 组播功能
▪ 应用层组播中，分组在端系统处进行复制。 端系统构成了逻辑上的重叠网络(Overlay Network)：
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6
应用层组播的分类
▪ 根据构造控制拓扑和数据拓扑的顺序，我们可以把 应用层组播方案分为3类：
ESM
▪ 覆盖网的组织观点 ▪ 性能瓶颈 ▪ MPPS的实际考虑
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10
覆盖网的组织观点
▪ 定义源到一个端点p的距离为从源通过覆盖中 的有向连接到端点p的最短路径。这样，覆盖 中的端点基于它们到源的距离可以被组织成 不同的级别，即级别n包括离源的所有n跳的 端，级别0就是源本身。
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11
覆盖网的组织观点
基于Mesh网优先建立的方案 ScatterCast Banana Tree
Yoid 基于树网优先建立的方案 Host Multicast
ALMI TAG NICE 基于隐含组播转发拓扑结构的方案 Delaunay triangulation
Bayeux CAN
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7
应用层组播中的关键技术
▪ 重叠网的构造
里的所有连接大致有相同的带宽。
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13
性能瓶颈
▪ 容量瓶颈 为了最小化系统容量瓶颈的概率，所有的端 点在一个时间间隔内应该至少为它们的每个 孩子端点提供一个有用的数据单元。最小化 系统容量瓶颈和有效地利用所有端的输出带 宽的目的在本质上是相同的。
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14
MPPS的实际考虑
有两个在实际中可能使MPPS不能有效地使用简单 化的假设 ： ▪ 第一，覆盖中的一些连接可能在网络内部经历瓶颈。 ▪ 第二，连接的带宽可能会比或高或低。
研究方向
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IP组播回顾
▪ IP组播中在网络层中实现，其网络路由 器采用 分布式算法构造一棵数据转发树 。
▪ IP组播是实现组播分组转发的最有效的方 式 ，但由于在传输技术和管理上存在严重 问题，导致其一直没有能够进入商业领域 。
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PRO关键机制
▪ PS机制 • PS机制就是利用已获得的节点信息决定合适的父 亲节点。
• PS机制包括两个主要方面：选择标准和单一vs多 个父亲节点
• PS原理 ：i．什么时候选择新的父亲节点 ii．选择哪个节点作为父亲节点 iii．怎样检测新的父亲节点 iv．丢弃父亲节点标准
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bwpf outbwi inbwj outdegi indegj
性能瓶颈
▪ 带宽瓶颈 ：对任意的父节点和孩子端点以下条件必 须满足：
bwpf outbwi inbwj outdegi indegj
我们称这个为“带宽——度”条件。不失一般性， 我们假设适应“带宽——度”的条件可以保证覆盖
▪ Gossiping提供了一种节点发现的方法 。 ▪ PRO构建了多父亲节点，无组织的重叠网。 ▪ PRO引入被动检测可用来检测不同父亲节点
路径的任何共享瓶颈。 ▪ 减少了测量的次数，提高了稳定性
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PRO局限性和挑战
▪ 条件不满足时，接收节点不能最大化全部带 宽或者生成的overlay不够有效
应用层组播技术研究
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▪ 概述 ▪ 重叠网的构造 ▪ 内容递交机制 ▪ 小结
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一.概述
▪ 背景介绍 ▪ IP组播回顾 ▪ 应用层组播研究概况 ▪ 应用层组播的分类 ▪ 应用层组播中的关键技术
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背景介绍
▪ 随着多媒体服务的高速发展，如何在互联网 上快速有效地把多媒体数据从单点传递到多 点已经成为一个挑战。
▪ PRO关键机制 ▪ PRO主要特征 ▪ PRO局限性和挑战
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PRO关键机制
▪ 基于Gossiping的PD机制
• PD机制即节点发现机制，使得每个节点获得 overlay中其他节点的信息。
• PRO采用了一种类似gossip的方法进行节点发现 。 • PD步骤 ： i．目标选择
ii．内容选择 iii．image维护
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由接收者驱动的P2P 重叠网 (PRO)
▪ PRO设计的主要目的： 为具有异构和非对称带宽的对等节点提供最 大的传输带宽
▪ 设计PRO的主要原则： 每一个节点能够独立并自私地决定连接到 overlay的最好方式，从而最大化自己的传输 带宽
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由接收者驱动的P2P 重叠网 (PRO)
▪ 实用性也许不能有效的指导搜索进程来识别 好的父亲节点
▪ 来自父亲节点的可控带宽也许不能提供一个 可测信号来检测共享瓶颈
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三.内容递交机制
设计一套高效的内容递交策略，使Overlay结 构上的用户终端能够尽可能接收到高质量的 流媒体内容。
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分层的P2P数据流LPPS
▪ 问题描述 ▪ 分层的P2P数据流解决方案 ▪ 性能评价
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代表性的，除了在底层级别 的端点外，在级别n上的每个 端有：（1）在级别（n－1） 有一个父节点，在同级或低 级有（deg－1）个父节点， （2）在级别（n＋1）上有 deg个孩子节点。在底层（n ＝depth）的端点在（n－1） 层上有一个父节点，在同层 或高层有deg个孩子节点。实 际上，因为端点之间的随机 连接，有少数的端点在更高 层上有多于一个的父节点， 如图中的端点5。这可能会减 小同级里的端点的数目，增 大覆盖的深度
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PRO关键机制
▪ PRO中PD和PS的结合
• 使用父亲节点访问链路带宽代替可利用带宽有下 面的一些优点：
▪ 输出带宽是父亲节点可用带宽的一个上限。 ▪ 估计可用带宽需要end-to-end的测量 ▪ 使得overlay中的每个节点可以估计出任何其他两个节
点的相对有用性。
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PRO主要特征
MPPS、PRO、SCRIBE、GNUSTREAM…
▪ 内容递交策略
LPPS、PALS…
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二.重叠网的构造
设计一个可扩展的Overlay构建框架，用以把 所有参与流媒体应用（组播会话）的终端系 统（对等节点）组织成一个性能良好的 Overlay结构
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基于mesh的P2P流媒体（MPPS）
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应用层组播研究概况
▪ 最近几年来，研究人员考虑在在应用层实现 组播功能
▪ 应用层组播中，分组在端系统处进行复制。 端系统构成了逻辑上的重叠网络(Overlay Network)：
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6
应用层组播的分类
▪ 根据构造控制拓扑和数据拓扑的顺序，我们可以把 应用层组播方案分为3类：
ESM
▪ 覆盖网的组织观点 ▪ 性能瓶颈 ▪ MPPS的实际考虑
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覆盖网的组织观点
▪ 定义源到一个端点p的距离为从源通过覆盖中 的有向连接到端点p的最短路径。这样，覆盖 中的端点基于它们到源的距离可以被组织成 不同的级别，即级别n包括离源的所有n跳的 端，级别0就是源本身。
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覆盖网的组织观点
基于Mesh网优先建立的方案 ScatterCast Banana Tree
Yoid 基于树网优先建立的方案 Host Multicast
ALMI TAG NICE 基于隐含组播转发拓扑结构的方案 Delaunay triangulation
Bayeux CAN
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应用层组播中的关键技术
▪ 重叠网的构造
里的所有连接大致有相同的带宽。
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性能瓶颈
▪ 容量瓶颈 为了最小化系统容量瓶颈的概率，所有的端 点在一个时间间隔内应该至少为它们的每个 孩子端点提供一个有用的数据单元。最小化 系统容量瓶颈和有效地利用所有端的输出带 宽的目的在本质上是相同的。
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MPPS的实际考虑
有两个在实际中可能使MPPS不能有效地使用简单 化的假设 ： ▪ 第一，覆盖中的一些连接可能在网络内部经历瓶颈。 ▪ 第二，连接的带宽可能会比或高或低。