基于优先级的应用层组播的分层结构模型摘要：在分层结构的基础上提出了一种基于优先级的ALM管理模型PBHM。该模型以分层结构为基础，具有控制开销小，高效、分布式的构建，更好的扩展性，以及无须任何底层拓扑信息等优点，且构建了PRIORITY数学模型来确定每个组成员的优先级。另外，通过仿真实验测试了系统性能，验证了相关结论。本模型能够更好地对用户进行管理和提高应用层组播的转发效率。关键词：应用层组播；优先级；分层结构；组播管理；效率：TP309文献标志码：A：1001-3695(2008)05-1517-04组播是一种同时发送数据到多个接收者的有效通信方式。应用层组播ALM[1~3]是在端系统实现组播转发的，端系统之间通过单播连接在应用层建立一个虚拟的Overlay网络，部分接收者收到数据后，通过单播连接转发给其他接收者。ALM在文件分发、视频点播、网络直播、网络会议等方面有着广泛的应用。ALM通过端系统之间的协作在端系统实现多播转发，因此，不要求路由器必须支持组播，使得任何一个非组内的客户端主机只要通过适当的网络浏览器就可以浏览组内的数据。另外，在ALM中数据是通过可信度不高的主机转发的，所以应用层组播的安全也非常重要。??在ALM的用户管理方面，如果所有成员都在同一层，则每个成员都是对等的，当有新成员加入或有成员离开时，要将申请信息发送给组内的每个成员，这就增加了网络负担；而且在数据转发过程中，每个成员都要首先解密，然后在转发数据前再对数据加密，显然增加了每个成员节点加/解密处理开销；NICE[4,5]分层结果虽然具有较少的控制负荷，但当leader节点失效后没有对应的处理方法，不能充分合理地利用连接资源，且高层节点的出度数较高。本文提出的基于优先级的管理模型，对于每层中的分组，根据组内成员的优先级的高低，从分组中选举出具有最高优先级的组成员作为本组的leader，并使用合理的分层数，使得整个分层结构达到优化状态。??1模型的设计??1．1体系结构??本模型中根据其角色的不同定义了三种执行实体，即root、leader和组成员(groupmember，GM）。本模型的体系结构如图1所示。??Root是模型中具有最高优先级的成员，位于分层结构的最高层，是整个体系结构的管理和控制中心。Root中保存着所有已接入的组成员的信息表以及恶意成员的黑名单，根据由下层发送的信息定期（每隔Δt时间）更新组成员信息表，负责新成员的认证登录控制并产生新成员初始化列表；root也负责管理成员加入和退出组。当系统遭到巨大破坏，例如网络中大量节点丢失，导致系统处于混乱状态时，由root负责使系统恢复，让系统始终处于平衡态。??Leader在本组内具有最高优先级，是每个分组的管理中心。为每个分组选择leader，是为了确保一个新加入的组成员只要询问很少的组成员就可以在分层结构中找到适合自己的最佳位置。另外，layer(i)内的所有分组的leader又是layer(??i+1)的组成员。Leader中保存着本组所有成员的信息表，并根据本组内所有成员的优先级动态选举出本组的leader；然后，将其管理的分组成员的信息及修改信息发送给root。??组成员是参与组播通信的客户端，实现用户组通信，并且保存着本组所有成员的信息表以及其leader所在的上一层的分组内的所有成员的信息表。为了减轻root中心节点的负担，每个组成员的优先级由其自身根据PRIORITY数学模型计算再传输给其各自的leader。每个组成员不是同时计算自身的优先级，而是从其加入系统后每隔Δt时间计算一次，并传输给其各自的leader。??1．2模型的基本思想??本模型是基于优先级的分层管理模型，构建PRIORITY数学模型来计算组成员的优先级，对于可信任的组成员提高其优先级；反之，降低其优先级，并且当优先级降到零时，就将其列入root中保存的黑名单。根据每个分组内所有成员的优先级，动态地从分组中选举出具有最高优先级的组成员作为本组的leader。在本模型中，root是整个系统的管理中心，负责系统的统筹管理，并保存所有已接入的组成员的信息表。低层分组的组成员由其各自的leader来管理。Leader中保存本组所有成员的信息表。??1．3PRIORITY数学模型??在PRIORITY数学模型中，Num代表组成员移动的频率，定义为Δt时间内组...