自组织覆盖网络QoS组播动态路由优化研究

在现代网络中,服务质量(quality of service,QoS)和组播通信是两个至关重要的概念。随着互联网的蓬勃发展和通信技术不断进步,越来越多的应用和服务需要同时满足用户对于高效数据传输和优质体验的需求。基于此,简要介绍自组织覆盖网络QoS组播动态路由优化优势,深入探讨自组织覆盖网络QoS组播动态路由优化要点,以期为相关人员提供参考。

基于覆盖网络的灾后恢复策略研究综述

面对日益庞大的网络用户需求,传统的TCP/IP体系架构早已不堪重负,暴露出服务质量难以保障、路由故障恢复效率低下、可拓展性差等弊端。为应对这些挑战,提高网络的容灾性,科学家们将覆盖网络引入网络灾后恢复研究中。覆盖网络可以在保留当前互联网结构的基础上通过合理选择连接节点构建新的逻辑网络,从而提供路由、组播、内容分发等基础性服务。首先介绍覆盖网络的发展现状和网络容灾性的含义,然后对相关文献进行整理与分类,围绕覆盖网络在灾后恢复方面的应用讨论灾难损毁故障建模方案和受损网络连接恢复策略,同时指出当前基于覆盖网络的灾后恢复研究存在的不足之处,并对未来发展方向进行展望。

一种新的常数度数的P2P覆盖网络

许多结构式P2P系统使用DHT技术将数据映射到相应的节点,以便在数据的存放与查找方面有很好的扩展性.但是,在节点数为n的网络中,大多数结构式P2P系统的每一次查询(lookup)都需要O(logn)步,而且每个节点都要维护O(logn)个邻居.该文提出了一种新的常数度数的P2P系统,它模仿立方体互连圈(CubeConnectedCycle)的拓扑结构,命名为Cycloid.在节点数为n=d×2d的Cycloid系统中,每次查询只要Ο(d)步,并且每个节点只需要维护Ο(1)个邻居.模拟实验表明,在网络规模较大和节点出入频繁的动态P2P网络中,Cycloid比其它常数度数的P2P系统(如Viceroy和Koorde)具有更好的性能,尤其是Cycloid具有更高的搜索效率、更均匀的数据分配、更平衡的节点负载.

无结构覆盖网络中面向搜索范围最小化的副本分布

复制技术常用于无结构覆盖网络,用以提高系统性能.在复制技术中有一个基础性问题经常被论及:给定访问频率和存储空间,系统该为每个数据保留多少副本?平方根分布在过去通常被认为最优,即当每个数据的副本数量正比于数据大小和访问频率的平方根时,系统在搜索过程中转发的消息数量最少.但文中工作表明,该观点并非总是正确的.首先,我们认为,为了达到理论最优,每个数据的副本数量应该反比于数据大小的平方根.其次,在现实环境中,当TTL较小或副本密度较小时,平方根分布并非最优.文中首先对问题进行形式化描述和建模,给出理论答案,然后用模拟实验验证了提出的观点,并分析了文中结论与平方根分布不一致的原因.尽管文中结论是以P2P背景得出的,但它同样适用于那些以应用层无结构覆盖网络管理资源的分布式系统.

一种令P2P覆盖网络拓扑相关的通用方法

利用分布式哈希表,有结构的对等(peer-to-peer,简称P2P)网络具备了较短的路由长度和较好的扩展性.然而,由此产生了覆盖网络和物理网络之间的不匹配问题,它严重阻碍了在大规模环境下建立有效的对等网络.提出一种通用的、协议无关的方法来解决该问题.该方法基于节点交换机制,通过发现并实施有利于覆盖网络和物理网络匹配的节点交换来降低网络时延、提高性能.实验表明,该方法在明显降低了覆盖网络的平均时延的同时,也保证了额外开销可控.此外,若与其他协议相关的方法相结合,系统性能还可以得到进一步提高.

无定形无线覆盖网络理论与关键技术

未来无线移动通信要求数量级提高传输速率、频谱及功率效率,并能提供更均匀的覆盖和更短的时延,无定形无线覆盖网络以柔性组网为基础、以用户为中心,能够深度挖掘无线资源、大幅提升用户体验,是支撑新一代宽带绿色移动通信最具潜力的研究方向。但是目前其仍处在起步阶段,存在着具有挑战性的基础理论和关键技术问题,有待深入、系统地研究。本文从无定形无线覆盖网络架构下包含的信道特征与信息理论分析、无定形无线覆盖网络无线传输以及环境综合感知与动态资源调配等方面入手,详细描述了多层小区重叠覆盖、控制面与用户面分离及上、下行接入模式解耦等核心理论问题,指出无定形无线覆盖网络可大幅提升系统平均吞吐量和区域容量,实现全维度均匀覆盖,最终以高质量的用户体验满足未来移动通信业务流量的增长需求,进而揭示出完整的无定形无线覆盖网络通信理论方法的重要理论意义和现实价值。

无结构P2P覆盖网络的拓扑优化

研究了全分布无结构P2P(peer-to-peer)网络拓扑的最优化问题.通常认为,无结构P2P网络拓扑属于Power-Law结构.然而,Power-Law并非对所有应用都是最好的选择.首先研究了无结构P2P覆盖网络结构对无结构P2P搜索的影响,给出了结点度分布、访问频率模式和搜索成功率之间的关系.然后基于数据访问频率分布,给出了结点度的优化分布模型.实验结果表明,该无结构P2P拓扑优化结构在提高搜索成功率方面是有效的.该工作对构造合理的覆盖网络拓扑具有重要意义,同时将加深对无结构P2P环境下数据部署问题的认识.

基于主题和物理位置相近原则的层次化对等语义覆盖网络结构

对等语义覆盖网络构建主要采用索引和超级节点的方法,不可避免地存在瓶颈问题,同时忽略了覆盖网络与实际网络拓扑一致性问题对语义覆盖网络性能的重要影响。该文提出的对等语义覆盖网络结构TPPH充分结合了结构化P2P网络高效的定位和非结构化P2P网络的复杂检索功能,采用分布式哈希表机制将相同主题节点组织成主题区域,在同一主题区域内通过物理位置相近原则进行群的划分,从而在物理网络拓扑基础上建立语义P2P覆盖网络结构。性能分析和仿真实验表明,该结构显著提高了查全率并缩短了平均查询时延,是一种支持复杂查询、高性能的语义覆盖网络结构。

RBLCP:一种覆盖网络的QoS路由改进算法

针对传统IPQoS路由算法不能满足覆盖网络的服务需求的问题,提出了一种通用覆盖网络下的QoS路由算法——资源均衡最小代价路径(RBLCP)算法.该算法从覆盖链路带宽和覆盖服务节点处理能力受限的角度出发,寻找一条既满足QoS要求又保证网络资源均衡的路由.对该算法的QoS满意率、覆盖链路带宽的均衡性以及节点处理能力的均衡性进行了性能仿真.结果表明,与改进的最短路径算法和成比例的带宽最小路径算法相比,RBLCP算法具有更好的QoS满意率,在对网络资源尤其是稀缺资源的均衡方面也有良好的性能.

基于P2P技术的网格资源发现中覆盖网络的构建

文章针对网格环境下的集中式资源发现机制的不足,设计了基于P2P技术的资源发现模型,并在分析典型P2P系统Gnutella覆盖网络构建方式的基础上,提出了网格环境下进行覆盖网络构建的新方式——定序方式。按照定序方式构建的覆盖网络可以保证资源发现的服务质量,同时定序方式以节点间的网络延时作为覆盖网络构建的依据,请求消息按照小的网络延时路径在覆盖网络上传播,从而可以提高资源发现的效率。

覆盖网络中一种公平负载均衡QoS路由算法

覆盖网络通过选择资源消耗代价较低的应用层服务路径实现分布式网络应用的负载均衡,但传统方法未考虑局部负载较重链路中存在的资源瓶颈问题,导致系统吞吐量的下降.针对该问题提出一种公平负载均衡QoS路由算法,该方法引入表征路径瓶颈程度的资源公平指数,依据代价模型建立新的负载均衡效用函数,并采用自适应的系统负荷状态加权方法修正QoS约束项权重.实验证明该算法相对传统算法性能更优,有效提高了服务成功率,并降低了负载分布的波动程度.

覆盖网络组播压力与伸长度的性能评价模型

提出了覆盖网络组播的链路压力均衡模型和组播树特征伸长度模型,用以评价覆盖网络组播协议的性能。链路压力均衡模型采用均匀性度量的偏差准则来衡量组播中的压力分布。组播树特征伸长度模型通过寻找路径伸长度密集分布区域来评价组播路径的优化程度。仿真结果表明,这两种模型能够很好地反映覆盖网络组播协议在压力和伸长度方面的性能。

基于Cayley图的P2P覆盖网络模型

针对现有的P2P覆盖网络模型大多数没有考虑P2P网络的聚类性和对称性问题,本文采用基于Cayley图的代数图论构造方法,给出了一种新颖的P2P覆盖网络模型。该模型结构简单、高度对称,能满足P2P网络的自组织和可扩展性。分析和实验结果表明,该模型在容错性、查询效率和负载均衡方面都要优于现有的覆盖网络模型Chord、CAN,并具有高聚类性。

覆盖网络中多服务静态部署算法

针对因特网的覆盖网络中多服务在不同服务节点的部署问题,提出了一种保证平均请求转发延迟满足服务质量要求,以最小化服务部署规模为目标的服务部署模型.该模型在传统的单服务部署问题的基础上,增加了多服务的分配任务;为了合理均衡利用服务节点的服务器资源,引入并发上限限制单节点的并发数目.证明了该模型属于非确定性多项式时间完全问题,提出了两种贪婪启发式算法,两种算法可以在多项式时间内求解.实验结果表明,所提出模型和启发式方法能够大大降低服务部署规模,分别将服务部署规模降低为原始规模的41%和47.8%.

基于博弈论的服务覆盖网络资源定价方法

服务覆盖网络Service Overlay Networks(SON)是一种建立在基础网络之上的虚拟网络,它购买基础网络的资源,并向用户提供跨域的QoS敏感的增值服务而获取效益,因此,网络资源定价是SON健康运作的关键问题.基于博弈论方法研究了SON在弹性需求下的网络资源定价问题.描述了一种SON结构,然后建立了双层规划模型描述SON资源定价问题,模型考虑了拥塞和QoS对目标的影响.上层模型以SON收益与成本之差最大化为目标,下层是Wardrop用户均衡模型.设计了在没有精确的拥塞度量函数、需求函数的情况下,采用Trial-and-error方法和差分灵敏度分析方法结合的启发式求解算法,算例分析验证了模型的收敛性和合理性.

一种具有小世界网络特征的常数度结构化覆盖网络

小世界网络有两个重要的特点:较短的网络直径和较大的聚集系数,这两个特点对覆盖网络有着重要的意义,较短的网络直径意味着路由查询代价较低,而较大的聚集系数意味着网络有可能在高负载下提供良好的服务.文中结合Cayley图和小世界网络的特性,基于群论中的半直积方法,构造了一个具有良好性质的静态互连网络,在该网络的基础上提出了一种新型的具有小世界网络特征的结构化覆盖网络CayDHT,理论分析和实验结果表明,CayDHT具有O(l)大小的常数路由表、O(logN)大小的网络直径和优良的容错能力.

针对Spines覆盖网络的可用带宽测量算法

针对Spines覆盖网络的逐跳传输特性,提出了一种具有较强网络动态适应性的可用带宽测量算法(band-width estimation linear regression,BELR).该算法是一元线性回归算法,采用传输消息大小和带宽限制的链路延时之间的线性关系来测量链路的可用带宽,使用可靠链路传输探测包,利用链路的单向延迟计算逐跳之间虚拟链路的带宽,所需带宽测量时间可减少一半.通过仿真分析了算法的性能,仿真结果表明,运用BELR算法可以在较短时间内得到比较准确的带宽估计,可适用于具有较大动态变化特性的覆盖网络可用带宽测量.

一种支持大规模应用层组播的混合拓扑覆盖网络

提出一种支持大规模应用层组播的混合拓扑覆盖网络——H-ALM.将传输覆盖网络分为主干层和分支层,主干层采用树状结构,分支层采用网状结构.H-ALM克服了单一树状结构传输稳定性差和单一网状结构传输延迟大的不足,同时综合考虑节点规模、节点的带宽能力、节点累计转发和接收数据量等实时的状态和网络条件,从而进一步优化了混合式传输覆盖网络.实验表明,H-ALM比树状方法更稳定,比网状方法延迟更小.

基于分层结构和树型覆盖网络的网格资源发现模型

针对现有网格资源发现方法的不足,提出了一种基于分层结构和树型覆盖网络的网格资源发现模型.该模型将网格从逻辑上分成上下两层:下层由拥有各种网格资源和服务的网格资源节点组成;上层为网格信息节点组成的可靠分布树型覆盖网络,负责信息节点的组织、管理和资源定位.该模型以分层的方法来改进大规模分布网格环境资源发现的可扩展性,以可靠的树型覆盖网络来提高资源发现的效率,以并行方式来实现快速资源定位,以完全分布的方式组织信息节点来解决资源信息更新和维护问题.实验结果验证了所提出模型的有效性.

基于多层覆盖网络结构的资源发现机制

资源发现机制是目前网格领域中的一个热点研究问题。对已有的网格资源发现方法进行了分析,指出了这些方法存在的不足,提出了一种基于多层覆盖网络结构的资源发现机制,将具有同一类型资源的网格信息结点组织在一起形成域,把结点数量较多的域通过类型粒度组织成层次形结构。利用类型匹配路由的资源搜索技术将资源发现请求转发到资源所在的域,采用Topk技术在相应的域内找出与请求匹配的最佳的k个资源,从而改善了资源发现的性能,提高了用户的满意度。