基于Bloom filter的下一代互联网可扩展组播技术研究

基本信息
批准号:61202373
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:田晓华
学科分类:
依托单位:上海交通大学
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:周玲玲,张光林,孙高飞,冯心欣,张金钡,杨森,钱春花,丁犇,谢常亮
关键词:
filter可扩展性组播下一代互联网Bloom
结项摘要

Design of a scalable multicast protocol is an important research issue for Next-Generation Internet, which is expected to accommodate large numbers of multimedia applications over a common IP-based transport infrastructure. The traditional IP multicast is bandwidth efficient in data delivery but not scalable in managing the multicast tree. The more recent overlay multicast establishes the data-dissemination structure at the application layer, however, induces redundant traffic at the network layer. The widely accepted new multicast protocols based on Bloom filter have good scalability; however, the practically large-scale deployment and applications of these protocols are faced with three challenges: 1) the lack of incremental deployment solution, as it is impossible to upgrade all the nodes in the network overnight to be aware of the new protocol; 2) the Bloom filter incurs the false positive, which once ocurr in some subtle cases, can result in forwarding loops and thus may cause the partial break-down of the network; 3) the lack of the research on how to seamlessly integrate the Bloom filter based protocols into multimedia applications. .To deal with these challenges, we propose to use the destination-oriented methodology in the design of Bloom filter based multicast protocols, where the key idea is that each multicast data packet carries explicit destinations information, instead of an implicit group address as in IP multicast, to facilitate the multicast data delivery; the bandwidth overhead for such explicit addressing is tackled with the Bloom filter technique. With this methodology, we plan to achieve the following goals in this project: 1) propose a tunneling-based solution for incrementally deploying the Bloom filter based multicast protocol in a network, where only a small fraction of the routers are aware of the new protocol while others are legacy routers; 2) present a loop elimination scheme based on the reverse path forwarding to completely eliminate possible forwarding loops incurred by the Bloom filter false positive; 3) design a channel zapping acceleration mechanism by exploiting the features of the new multicast protocol, in order to seamlessly integrate the protocol into the IPTV service, and reduce the channel zapping time perceived by IPTV users. The findings of the project will provide valuable references to practically deploying the Bloom filter based multicast protocols, as well as the design of scalable multicast mechanism in Next-Generation Internet.

如何设计具有可扩展性的组播机制,以支持未来海量的多媒体应用,是下一代互联网研究需要解决的重要问题。早期的网络层和应用层组播都存在可扩展性差的缺陷,目前被广泛接受的基于Bloom filter的新型组播机制虽然具有良好的可扩展性,然而其真正大规模部署和应用却面临着三方面的挑战:缺乏可行的渐进性部署方案;Bloom filter可能造成组播转发环路;缺乏此类协议如何与多媒体应用无缝结合的研究。为应对上述挑战,本项目计划实现如下目标:为基于Bloom filer的新型组播协议提出一种基于隧道技术的渐进性部署方案;设计一种基于反向路径转发的去环机制,彻底去除Bloom filter可能引起的转发环;提出一种基于新型组播协议的IPTV频道转换机制,降低频道转换时延。本项目研究结果可以为基于Bloom filter的可扩展组播协议的实际部署和应用,以及下一代互联网可扩展组播协议设计提供参考。

项目摘要

如何设计具有可扩展性的组播机制,以支持未来海量的多媒体应用,是下一代互联网研究需要解决的重要问题。早期的网络层和应用层组播都存在可扩展性差的缺陷,目前被广泛接受的基于Bloom filter的新型组播机制虽然具有良好的可扩展性,然而其真正大规模部署和应用却面临着三方面的挑战:缺乏可行的渐进性部署方案;Bloom filter可能造成组播转发环路;缺乏此类协议如何与多媒体应用无缝结合的研究。为应对上述挑战,本项目完成了如下研究:为基于Bloom filer的新型组播协议提出一种基于隧道技术的渐进性部署方案;设计一种基于反向路径转发的去环机制,彻底去除Bloom filter可能引起的转发环;提出一种基于新型组播协议的IPTV频道转换机制,降低频道转换时延。. 具体来说,对AOM的基本协议进行了扩展,扩展后的协议与原协议的功能具有兼容性,协议在数据包头标识出AOM数据包,使得具有AOM支持能力的网络节点可以将其识别出来。我们采用隧道技术,将AOM数据包整体作为数据载荷下发,这样就可以实现渐进式部署下的数据传输。我们在网络仿真器ns2上实现了具有渐进性部署功能的AOM协议,结果证明了我们提出方法的有效性。. 在AOM协议去环机制设计上,我们完成 AOM 协议在复杂拓扑环境下产生环路的概率分析,归纳AOM 协议由于Bloomfilter 假真现象引发环路的实际场景;实现环路消除机制,保持AOM 的可扩展性优势并证明所设计的环路消除机制有效性。. 在AOM的IPTV频道转换加速机制设计上,我们揭示了基于TSS模型的现有操作模式会破坏切换延迟的边界,并提出解决该问题的方案。我们还提出用面向目标的多播来加速切换的机制,使得订阅用户在无需任何网络控制信息交换的切换之后,可以无缝从子信道移动到主信道。我们在ns-2网络仿真器中实现了DAZA,并通过实际的网络拓扑多播了MPEG-4视频流,实验证明了我们对DAZA理论分析的正确性以及DAZA的优越性。. 本项目研究结果可以为基于Bloom filter的可扩展组播协议的实际部署和应用,以及下一代互联网可扩展组播协议设计提供参考。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

DOI:
发表时间:
2

极地微藻对极端环境的适应机制研究进展

极地微藻对极端环境的适应机制研究进展

DOI:10.7685/jnau.201807013
发表时间:2019
3

肝癌多学科协作组在本科生临床见习阶段的教学作用及问题

肝癌多学科协作组在本科生临床见习阶段的教学作用及问题

DOI:10.3969/j.issn.1008-794X.2018.07.019
发表时间:2018
4

基于资本驱动的新型互联网营造系统初探

基于资本驱动的新型互联网营造系统初探

DOI:
发表时间:2016
5

基于可拓学倾斜软岩巷道支护效果评价方法

基于可拓学倾斜软岩巷道支护效果评价方法

DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2020.03.008
发表时间:2020

相似国自然基金

1

下一代网络中面向区分服务的可扩展组播研究

批准号:60303006
批准年份:2003
负责人:刘莹
学科分类:F0207
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
2

Hadoop云存储中基于Ordinal Bloom filter的多维索引关键技术研究

批准号:61363021
批准年份:2013
负责人:周维
学科分类:F0204
资助金额:45.00
项目类别:地区科学基金项目
3

基于RingNet模型的可扩展及安全的组播通信研究

批准号:60503007
批准年份:2005
负责人:王国军
学科分类:F0205
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

异步组播网络的高效能可扩展网络拓扑与路由

批准号:61100178
批准年份:2011
负责人:张国强
学科分类:F0207
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目