随着计算机技术和网络技术的发展,以视频会议、计算机协同计算以及大规模分布交互仿真等为代表的组通信应用不断涌现。这些组通信应用迫切需要Internet提供更好的服务。为了适应这些组通信的要求,研究人员针对IP组播技术进行了近二十年的研究,然而由于IP组播存在可扩展性等方面的问题,IP组播要在Internet中进行大规模配置还需要相当长时间。近年来,基于应用层的覆盖网络组播服务方案得到了越来越多的研究注意,这种方案不需要底层设备的升级和功能扩展,能够实现组播服务功能随需配置。本文以大规模组通信应用为背景,研究了在Internet上提供组播服务需要解决的关键技术问题。 针对目前Internet组播服务现状,本文提出了一种混合型广域网组播服务体系结构。这种组播服务结构充分利用了局域网IP组播的效率和广域网应用层组播的可操作性和实用性,支持大规模分布交互仿真等应用,提供广域网实时、可靠的组播数据分发服务。 在构造应用层组播覆盖网络中,选择较近的节点接收数据可以减小覆盖网络时延,同时其它需要进行网络时延测试的应用也在不断涌现,大规模时延测试将导致网络中测试报文泛滥,给Internet带来严重的影响。本文提出了层次GNP距离估计方法,通过增加少量的测试报文获得更精确的Internet主机距离估计。 由于覆盖网络是构建在底层Internet单播基础之上,应用层覆盖网络组播和传统IP组播在网络代价模型以及路由策略上有所不同。覆盖网络路由的目标包括两方面:其一是寻找带度约束的最小直径组播树MDDBST,其二是以一定的应用层性能尽可能同时满足更多的组播会话请求。对于分布交互仿真、网络游戏等需要协同操作的应用来说,MDDBST支撑树的直径将决定系统推进的速度。本文设计和实现了MDDBST路由启发式算法和启发式遗传算法。针对成员动态变化的需求,本文设计和实现了应用层覆盖网络分布式路由演化策略,避免了大量重复的路由计算,同时可以获得直径更短的MDDBST支撑树。针对第二个目标,本文设计了考虑位置因子和参与因子的“平衡”度分配方法以及“松弛”度分配方法,能同时满足更多的组播会话请求,提高了网络带宽资源利用率。 延缓IP组播在Internet配置的问题当中,状态可扩展性是其中一个重要问题。本文在聚集组播AM的基础上,提出了一种基于分发树切分的聚集组播方案AMBTS,设计了组-树匹配算法,通过理论和仿真实验分析了AMBTS方案的性能。理论和实验表明:当网络中并发的组数目较大时,基于分发树切分的聚集组播方案AMBTS可以取得比AM更好的聚集效果,网络中需要维护的聚集分发树数目趋近于一个固定的、较小的值,并且传输节点中需要维护的路由转发表项数目显著减少。AMBTS充分发挥了聚集组播的优势,对大规模组通信应用而言具有良好的可扩展性。 为了在不同的组播应用环境中提高组播状态可扩展性,本文根据基于分发树切分的聚