Internet組播體系結(jié)構(gòu)

前言

Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸和處理能力的大幅提高使得基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來(lái)越多，特別是音頻和視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展和成熟，使得網(wǎng)上音頻、視頻應(yīng)用成為Internet上最重要的應(yīng)用之一，出現(xiàn)了如視頻點(diǎn)播、視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)協(xié)同工作等多媒體應(yīng)用。這些多媒體應(yīng)用和一般網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相比，有著數(shù)據(jù)量大、時(shí)延要求高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。因此，要解決這些應(yīng)用所要求的傳輸帶寬大、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等問(wèn)題，需要采用不同于傳統(tǒng)單播和廣播機(jī)制的轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)及QoS保證機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)，組播技術(shù)正是解決這個(gè)問(wèn)題的理想方案。組播是一種點(diǎn)到多點(diǎn)（和多點(diǎn)到多點(diǎn)）的通信方式，它能夠有效地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率.下一代互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要目標(biāo)就是為多媒體應(yīng)用提供有效的支持，因此組播技術(shù)已經(jīng)成為下一代互聯(lián)網(wǎng)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。組播技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)了很多年，為了使組播技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用，還有許多問(wèn)題有待于研究。鑒于組播技術(shù)在下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中的重要性，要求廣大網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員必須了解和掌握組播技術(shù)。本書(shū)的目的就是使廣大網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員和研究者不僅能夠掌握組播技術(shù)，同時(shí)還能夠理解組播體系結(jié)構(gòu)的最新發(fā)展和研究方向。目前雖然有許多介紹組播技術(shù)的圖書(shū)，但是這些書(shū)都是對(duì)IP組播和協(xié)議進(jìn)行介紹，還沒(méi)有一本書(shū)對(duì)組播體系結(jié)構(gòu)做一個(gè)全面深入的闡述.因此，本書(shū)的重點(diǎn)是全面介紹互聯(lián)網(wǎng)組播體系結(jié)構(gòu)。本書(shū)以互聯(lián)網(wǎng)的五層模型為基礎(chǔ)，對(duì)組播體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行闡述，內(nèi)容包括IP‘組播路由協(xié)議和路由算法、組播擁塞控制機(jī)制、移動(dòng)和Adhoc組播、組播和服務(wù)質(zhì)量控制、組播安全和應(yīng)用層組播等。本書(shū)編寫(xiě)目的是幫助讀者對(duì)Internet組播技術(shù)的基本理論和基本原理有較為深入的了解，作者假設(shè)讀者已經(jīng)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有一定的了解。如果讀者對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)并不了解，建議先閱讀.Tanenbaum教授編著的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》。讀者在掌握了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)后，如果希望深入了解組播技術(shù)，那么本書(shū)將是一個(gè)很好的選擇。本書(shū)不僅介紹了現(xiàn)有的組播路由協(xié)議等目前較為成熟的組播技術(shù)，而且深入討論了組播研究領(lǐng)域中存在的理論問(wèn)題和研究現(xiàn)狀，力求使讀者能夠全面了解組播的體系結(jié)構(gòu)和未來(lái)發(fā)展方向。本書(shū)的完成得到了清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系網(wǎng)絡(luò)與測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的許多研究生的幫助，他們是李丹、李鎖鋼、陳智波、吳茜、任罡、馬戈芳.石鋒和章淼博士提供了他們撰寫(xiě)的相關(guān)研究領(lǐng)域的綜述材料，在此一并表示感謝。  我要感謝我的家人和朋友，特別是我的丈夫，謹(jǐn)以此書(shū)獻(xiàn)給他們。

內(nèi)容概要

　　《Internet組播體系結(jié)構(gòu)》分8章，全面介紹了互聯(lián)網(wǎng)組播體系結(jié)構(gòu)。前3章介紹組播的基礎(chǔ)知識(shí)和概念，主要內(nèi)容是組播模型、組播路由協(xié)議、組播路由算法和組播Power-law原理；后5章詳細(xì)介紹組播體系結(jié)構(gòu)，包括組播擁塞控制、移動(dòng)組播、組播和服務(wù)質(zhì)量控制、組播安全和應(yīng)用層組播技術(shù)。全書(shū)以互聯(lián)網(wǎng)的五層模型為線(xiàn)索，從數(shù)據(jù)鏈路層到應(yīng)用層詳細(xì)介紹了組播的體系結(jié)構(gòu)涉及的內(nèi)容，基本反映了組播技術(shù)近幾年的最新研究成果。　　《Internet組播體系結(jié)構(gòu)》既適合于計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)的研究生閱讀，也可供有關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員和網(wǎng)絡(luò)工程人員學(xué)習(xí)參考。

書(shū)籍目錄

第1章 組播概述1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的通信方式1.1.1 單播1.1.2 組播1.1.3 匯播1.1.4 任意播1.1.5 廣播1.2 組播的優(yōu)缺點(diǎn)1.2.1 組播的優(yōu)點(diǎn)1.2.2 組播的缺點(diǎn)1.3 組播模型1.3.1 IP組播主機(jī)組模型1.3.2 顯式請(qǐng)求單源組播模型1.3.3 應(yīng)用層組播1.4 組播組管理協(xié)議1.5 組播組特性1.6 組播的可擴(kuò)展性1.7 組播應(yīng)用1.8 網(wǎng)絡(luò)對(duì)組播的支持參考文獻(xiàn)第2章 組播基礎(chǔ)2.1 組播地址2.1.1 IPv4組播地址2.1.2 IPv6組播地址2.1.3 組播地址管理2.2 組播轉(zhuǎn)發(fā)2.2.1 源樹(shù)2.2.2 共享樹(shù)2.2.3 源樹(shù)和共享樹(shù)的比較2.2.4 組播轉(zhuǎn)發(fā)2.3 組播路由協(xié)議2.3.1 密集模式協(xié)議2.3.2 稀疏模式組播路由協(xié)議2.3.3 IP組播路由中的隧道傳輸機(jī)制2.3.4 域間組播路由協(xié)議2.3.5 SSM協(xié)議2.4 各種組播協(xié)議的比較2.4.1 可擴(kuò)展性2.4.2 魯棒性2.4.3 延遲2.4.4 約束路由2.5 小結(jié)參考文獻(xiàn)第3章 組播路由算法3.1 網(wǎng)絡(luò)模型3.2 組播路由問(wèn)題的分類(lèi)3.2.1 目標(biāo)函數(shù)和約束3.2.2 組播路由問(wèn)題的分類(lèi)3.3 組播路由算法3.3.1 最短路徑樹(shù)算法3.3.2 Steiner樹(shù)算法3.3.3 約束Steiner樹(shù)算法3.3.4 最大帶寬樹(shù)算法3.3.5 算法比較3.4 組成員的動(dòng)態(tài)變化對(duì)組播樹(shù)的影響3.4.1 動(dòng)態(tài)Steiner樹(shù)問(wèn)題的提出背景3.4.2 動(dòng)態(tài)Steiner樹(shù)問(wèn)題的定義3.4.3 DST-N問(wèn)題的性能以及求解方法3.4.4 DST-R問(wèn)題的性能以及求解方法3.5 人工智能算法求解組播路由問(wèn)題3.5.1 遺傳算法介紹3.5.2 基于遺傳算法的組播路由算法3.6 組播Power-law原理3.6.1 組播Power-law原理（Chuang-Sirbu定理）介紹3.6.2 組播Power-law原理的一些改進(jìn)和評(píng)價(jià)3.7 小結(jié)參考文獻(xiàn)第4章 組播擁塞控制4.1 IP組播中的擁塞控制4.2 組播擁塞控制協(xié)議的評(píng)價(jià)目標(biāo)4.2.1 可擴(kuò)展性4.2.2 TCP—Friendly4.3 組播擁塞控制算法分類(lèi)4.3.1 基于窗口與基于速率4.3.2 單速率和多速率4.4 組播擁塞控制協(xié)議4.4.1 單速率組播擁塞控制協(xié)議4.4.2 多速率組播擁塞控制協(xié)議4.5 分層組播擁塞控制中的穩(wěn)定性問(wèn)題4.5.1 組播樹(shù)的穩(wěn)定性定義4.5.2 二維非平衡組播樹(shù)的穩(wěn)定度統(tǒng)計(jì)模型4.5.3 k維平衡組播樹(shù)的穩(wěn)定度模型4.6 結(jié)論參考文獻(xiàn)第5章 移動(dòng)和Adhoc網(wǎng)絡(luò)組播5.1 移動(dòng)IP介紹5.1.1 移動(dòng)II)協(xié)議5.1.2 移動(dòng)IPv6協(xié)議5.1.3 快速切換協(xié)議5.2 移動(dòng)環(huán)境中的組播問(wèn)題5.2.1 組播路由問(wèn)題5.2.2 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)作為組播接收者的問(wèn)題5.2.3 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)作為組播源的問(wèn)題5.2.4 部署問(wèn)題5.3 移動(dòng)組播算法分類(lèi)5.3.1 根據(jù)組播加入地點(diǎn)5.3.2 根據(jù)組播結(jié)構(gòu)5.3.3 根據(jù)支持的組播類(lèi)型5.5.4 移動(dòng)組播算法5.4.1 平面型移動(dòng)組播算法5.4.2 分層移動(dòng)組播算法5.4.3 ‘各種移動(dòng)組播協(xié)議的比較5.5 AdhoC網(wǎng)絡(luò)的組播技術(shù)5.5.1 AdhOc網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)和基本特點(diǎn)5.5.2 Adhoc網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)5.5.3 Adhoc網(wǎng)絡(luò)與Intemet的互聯(lián)5.6 Adhoc網(wǎng)絡(luò)中的組播路由技術(shù)5.6.1 基于樹(shù)的策略5.6.2 基于mesh網(wǎng)的策略5.6.3 無(wú)狀態(tài)策略5.6.4 混合策略5.6.5 MANET中組播協(xié)議的比較5.7 小結(jié)參考文獻(xiàn)第6章 服務(wù)質(zhì)量控制和組播6.1 IntServ和nffServ6.1.1 IntServ簡(jiǎn)介及其局限性6.1.2 DifServ簡(jiǎn)介6.2 nffServ網(wǎng)絡(luò)中支持組播6.2.1 存在的問(wèn)題6.2.2 解決方法概述6.2.3 研究現(xiàn)狀6.3 支持異質(zhì)成員需求的邊界覆蓋網(wǎng)組播6.3.1 設(shè)計(jì)方案概述6.3.2 問(wèn)題模型描述6.3.3 組播建樹(shù)算法6.3.4 改善的建樹(shù)算法6.3.5 改善算法的實(shí)驗(yàn)?zāi)M6.4 小結(jié)參考文獻(xiàn)第7章 組播網(wǎng)絡(luò)安全7.1 網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)7.1.1 網(wǎng)絡(luò)安全威脅第8章 應(yīng)用層組播參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 組播概述Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸和處理能力的大幅提高使得基于網(wǎng)絡(luò)的新應(yīng)用越來(lái)越多，特別是音頻和視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展和成熟，使得網(wǎng)上音頻、視頻應(yīng)用成為Internet上最重要的應(yīng)用之一，出現(xiàn)了如視頻點(diǎn)播、視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)協(xié)同工作等以多媒體為特征的新應(yīng)用。Internet的視頻點(diǎn)播、可視電話(huà)、視頻會(huì)議等多媒體應(yīng)用和一般網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相比，有著數(shù)據(jù)量大、時(shí)延要求高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。因此要解決這些應(yīng)用所要求的傳輸帶寬大、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等問(wèn)題，需要采用不同于傳統(tǒng)單播和廣播機(jī)制的轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)及QoS保證機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。而組播技術(shù)正是解決這一問(wèn)題的理想方案。組播是一種點(diǎn)到多點(diǎn)（和多點(diǎn)到多點(diǎn)）的通信方式，即多個(gè)接收者同時(shí)接收一個(gè)組播源發(fā)送的相同信息。它能夠有效地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。下一代互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要目標(biāo)就是為多媒體應(yīng)用提供有效支持，因此組播技術(shù)已經(jīng)成為下一代互聯(lián)網(wǎng)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。本章的目的是給出組播技術(shù)的基本概念，使讀者建立對(duì)組播技術(shù)的整體認(rèn)識(shí)。為此本章首先介紹計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的幾種最基本的通信方式，從而引出組播技術(shù)的特點(diǎn)，然后給出應(yīng)用組播技術(shù)的必要性，以及網(wǎng)絡(luò)中需要組播技術(shù)支持的應(yīng)用等相關(guān)內(nèi)容，從而為本書(shū)后續(xù)章節(jié)深入介紹組播技術(shù)建立基本的概念，提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)。

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《Internet組播體系結(jié)構(gòu)》既適合于計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)的研究生閱讀，也可供有關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員和網(wǎng)絡(luò)工程人員學(xué)習(xí)參考。

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