集中式与分布式相结合的应用层组播方法

摘要

本发明设计互联网应用层组播技术组成，其特征在于采用超节点网络、簇网络和IP组播构成的三级网络结构，在超节点中设置控制器软件，通过簇网络代表节点控制各IP组播岛同时又通过簇网络代表节点在簇网络内构建最短路径树，快速发布会话数据，从而形成集中式与分布式相结合的应用层组播网络，在各簇网络中采用Mesh优先方案，超节点先构造Mesh网，在此基础上构建数据转发的最短路径树，以满足准实时应用。本发明具有延迟相对较小，组播能力强以及稳定性较高的优点，硬件开销也相对较小。

主权项

1.集中式与分布式的结合的应用层组播方法，其特征在于，该方法是在下述网络层次结构中实现的，所属网络层次结构由以下3个层次组成：超节点网络是由超节点之间通过点对点的单播方式形成的星形网络，距离发布源最近的超节点是这个网络的中心节点，它的拓扑信息存于源节点中；簇网络是由10至20个IP组播岛节点自组织形成的一个应用层网络，这些IP组播岛之间构建一棵应用层组播转发树，该树的根节点就是由一个簇内的IP组播岛公推的簇代表节点，该代表节点从所属超节点获取数据，并转发簇内其它IP组播岛节点，组成Mesh结构；IP组播岛即用户群，它是支持组播的任意大小的网络，每个IP组播岛公推一个用户成为组播岛的代表节点，该节点使用IP组播接受和发送数据；上述3个层次组成了一棵以节目源为树根的应用层转发树；所述节目源与超节点、茶节点与簇代表节点之间都使用传统的客户机/服务器模型，所述簇网络中的一条链路代表了两个IP组播岛之间的一条采用UDP协议的单薄连接链路的全重为其两个节点之间包含延迟或可用带宽在内的单播的链路度量。每一个簇还包含一个由一个程序实体构成的簇控制器，该实体运行在簇所在属的超节点上，该控制器维护着加入簇成员间包括所有促成员标识在内的全局Mesh网信息，并负责以簇代表节点为根，再给Mesh网的成员之间构造一棵最短路径树，从而使会话数据沿着组播转发树分发，而控制信息则通过该控制器和簇内各成员之间经过簇代表节点实现的单播连接进行传输；本发明所述的应用层组播方法在上述集中式控制与分布式转发相结合的网络层次结构依次按照以下步骤实现：步骤1.向各超节点控制器输入节目源节点ip地址；步骤2.如果节点A向控制器发送加入消息则执行3，如果是离开消息则执行步骤8；步骤3.如果节点A所在组播岛已加入簇组播树，则直接加入该组播岛；否则继续往下执行；步骤4.节点A先向源节点发请求，得到超节点列表，选择延迟最小的超节点及该超节点下连接下的簇；步骤5.节点A加入簇的Mesh网络；a)节点A向控制器发出加入Mesh网络消息，请求加入控制器维护的Mesh网；b)控制器通过加入回应消息返回当前Mesh网中所有节点的IP地址列表，并向其他节点发送组成员更新消息；c)节点A根据获得的IP地址列表，测量到其他节点的单播延迟，并将测量结果封装在刷新消息中发送给控制器；d)控制器收到刷新消息后，更新本地所维护的Mesh网拓扑信息，更新后的Mesh信息以单播的形式发送给Mesh网中的其他节点；步骤6.控制器计算出父节点后，所述节点A加入组播树；a)节点A向控制器发送加入组播树的请求加入树消息：消息中包括S的IP地址；b)控制器计算出的节点A在组播树中的父节点和子节点，封装在加入树回应消息中发送给节点A，同时树形拓扑的变化通过更新树消息通知所属簇内的相关节点；c)节点A的父亲节点收到更新树消息后，将节点A加入到自己的儿子节点列表中。节点A的子节点收到更新树消息后，将节点A加入到自己的父亲节点列表中，同时向节点A发送加入父节点消息；d)节点A节点收到加入父节点消息后，表示自己加入组播树成功。步骤7.超时限制内如果没有选出父节点，则直接选择超节点作为父节点，则此时节点A成为簇代表节点，加入过程结束；步骤8.节点A主动离开某棵组播树；a)节点A向控制器发送离开树消息；b)控制器通知节点A的父亲节点，从其儿子节点列表中删除节点A的标识，如果是簇代表节点离开，控制器在簇网络中重新选取簇代表节点；c)根节点向节点A发送离开树回应消息。步骤9.通知控制器离开Mesh网络。a)节点A向控制器发送离开MESH网消息通知，并启动一个计时器；b)控制器更新本地所维护的Mesh网拓扑信息，删除节点A对应的节点以及节点A连接的链路，并将A离开的消息广播给Mesh网的其他节点，向节点A发送确认该节点A离开MESH网的回应消息；c)如果计时器超时后还没有收到离开MESH网回应消息，则节点A重复向控制器发送离开MESH网消息，直到收到离开MESH网回应消息为止。