题目：多媒体实时协同中基于多共享树应用层组播算法的研究

多媒体实时协同是现有网络应用中对网络带宽和速度要求最高的应用之一，IP组播曾被寄予厚望能够满足多媒体网络乃至多媒体实时应用的需求，然而IP组播的实际部署状况却与人们的期待形成了鲜明的反差，几乎没有商业运营商愿意为用户提供组播服务。IP组播的种种先天不足将应用层组播渐渐推向前台，在最近7～8年的时间里，应用层组播的研究成为网络研究的热点，Narada、Yoid、NICE等一批有代表性的协议先后被提出，但是传统应用层组播的发展还是在因袭IP组播的传统，在源分发树和单一共享树两种方案中进行选择。本文提出了采用多共享树的方法以兼顾应用层组播协议的传输性能和规模可扩展性，从而满足中大规模的多媒体实时协同应用的需求。本文取得的主要成果如下：(1)提出了一个面向中等以上规模实时协同应用的区分服务体系结构框架，该框架针对不同的用户需求，提供了终端用户自组织覆盖网和媒体分发网关两种用户接入服务，将应用层组播和原生组播两种传输模式相结合，实现了对网络带宽资源的高效利用，同时考虑了用户终端能力的差别，对异构网络环境有一定的自适应能力；(2)在分析GNP等传统网络坐标算法不足的基础上，提出了Var GNP算法，利用网络自身的尺度特性，以最小化不确定性作为优化的准则，对每一个非标杆节点限定其预估尺度波动以逼近估计的网络实际尺度，能够更有针对性地寻找最优解，具有更好的自适应性和求解能力，算法还考虑了相对关系的变化，并且给出了尺度全局收敛的目标，能够在数据不完整的情况下比传统算法更快求解并收敛于稳定解，有较好的鲁棒性；(3)提出了四分直径的共享树树根位置算法，克服了MSTP协议无法指定共享树数量的缺陷，并使得共享树树根能够均衡地在mesh中分布，有效降低了应用层组播的最大延迟和平均延迟，通过实验的方法分析了四分直径算法中共享树数量与主机节点数量和源节点比例之间的关系，给出了共享树数量的计算方法，在确定了共享树树根的数量和位置的基础上，提出了分布式Dijkstra算法以生成总体延迟最小的组播树；(4)以上述核心算法为基础，设计并实现了面向终端节点的GroupCast协议和面向媒体分发网关的GlobeCast协议，从而构成了DualCast的解决方案，该解决方案针对两种不同的用户需求和对象特点进行协议设计，GlobeCast还设计了网关负载均衡策略来进一步提高服务的可靠性，提出了对多个网关负载参数进行取上限、标准化和加权求和的算法计算网关的综合负载，提高了对网关负载评价的准确性和公平性，设计了网关迁移算法以保证终端用户平滑地在网关之间切换，设计了边界媒体网关解决了跨运营商通讯的弱连接瓶颈问题，并在GlobeCast中实现了边界媒体网关的自动配置。