[发明专利]应用层组播业务实现方法、终端和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用层组播网络维护方法、终端和系统，尤其涉及一种基于P2P技术在组播网络中分发数据的应用层组播网络维护方法，以及执行该维护方法的终端和系统。 

背景技术

在互联网中，数据的分发传输是最常用的功能之一，特别是随着多媒体技术和互联网技术的发展，对实时性要求较高的视频和音频等流媒体数据的分发已经占据了大部分网络带宽。因此，如何提高流媒体数据的分发效率和可靠性成为当前倍受关注的问题。 

现有的多媒体数据分发方式主要包括以下几类：1、传统的客户端/服务器模式，该模式由预先部署的单个或多个服务器直接将多媒体数据复制成多份，分别分发给各客户端，但该模式的缺点在于服务器的服务能力限制了接入的客户端数量，由于每个客户端均需要直接从服务器获得多媒体数据流，所以浪费了网络带宽，增加了服务器出口处的带宽压力，降低了客户端的数据传输速率；2、网络层组播模式，该模式是在服务器向多个客户端分发相同的多媒体数据时，只需复制下发一份数据包，而后通过网络路径中的路由器对该数据包进行多次复制后再分发，最终到达多个客户端，但该模式的不足是网络层的组播技术需要路由器的支持，涉及到多网元、多个运营商和多个服务提供商之间的配合，所以协调统一困难，难以大规模推广；3、P2P(点对点，Peer-to-Peer)文件分发模式，例如“Bit Torrent”协议就是一种基于目录服务器的P2P文件共享协议，用户通过“Tracker”服务器获得可用的 节点信息，然后连接可用节点进行数据交互，由于每个节点可以同时从多个节点获得数据，所以数据传输的性能和可靠性都得到了一定的保证，但该模式由于每个节点几乎可以从任何节点获得数据，所以浪费了不必要的网络带宽。 

现有技术为解决上述数据分发方式之中的问题，提出了基于P2P分布式内容分发的应用层组播技术。该技术结合了P2P文件分发技术和网络层组播技术，将网络中的节点组织成多个组播树，采用普通的主机作为组播树中的节点，不需要对现有网络设备做任何改变，避免了出现类似网络层组播技术的难推广的问题。 

目前典型的应用层组播技术有以下几种： 

1、“End System Multicast”方案：首先将组播成员，即将客户节点组织成网状相连，每个节点中都维护所有组播成员的列表，减少节点加入和退出时对其他节点的影响，以提高组播树的可靠性；在网上以每个数据源所在的节点为根节点构造一个组播树，这样可针对每个数据源所在节点进行性能优化；但该方案的缺点是系统开销比较大，降低了系统的可扩展性，仅适合小规模组播网络的情况； 

2、“ALMI”方案：在组播成员之间维护一个最小组播树，该方案能够减小系统维护开销，但是从每个数据源分发的传输开销无法单独优化，最小组播树的维护开销也会限制组播网络的规模； 

3、“NICE”方案：使用分层和分群的思路，将组播成员分为多层，并设置大部分组播成员节点位于分层结构的底层，底层的节点只与少量固定数目的上层成员节点存在联系，每一层中，由其中的一个代表节点从上层节点获得数据并维护该层中其他节点的信息，其他节点可以选择该层中链路状况和服务能力比较好的节点，从该节点获得数据，这样就降低了大部分组播成员所需的处理开销，该模式适合低带宽数据流的应用，当流媒体传输的数据率比较大，节点的出口带宽比较小时，该节点不能被选中为代表节点为其他节 点服务。 

上述应用层组播技术存在的缺陷是：由于大部分节点是普通的用户主机，节点的性能差异和随机的加入和退出严重影响整个组播树的稳定性，上层应用层链路的拥塞会直接影响下层链路；占系统很大比例的叶节点的出口带宽没有得到有效利用，存在免费搭车的情况，有碍整个系统的公平性，具体到“NICE”模式中，作为代表节点，入度为“1”但出度大于“1”，当该代表节点下载一份数据包时，要传输该份数据包给多个其他节点，对于普通用户的主机来说，有碍公平性，难以推广；以“NICE”模式为例，众多位于底层的节点只能从一个代表节点获得数据流，所以数据分发效率较低；另外，有些节点的出口带宽不稳定或比较小，不足以为其他节点提供完整数据流，这些节点的出口带宽也会浪费。 

发明内容