覆盖多播路由综述

广东通信技术　ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ　ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　２００２年】月第２２卷第】期　Ｖ０１．２２　Ｎｏ．ｔ　Ｊａｎｕａｒｙ　２００２　

几种ＩＰ多播路由协议的分析　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｓｏｍｅ　ＩＰ　Ｍ　ｕｌｔｉｃａｓｔ　Ｒｏｕｔｉｎｇ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　

王国华刘华东　

（南京邮电学院）　

摘要分析了几种典型的ＩＰ多播路由协议，如ＤＶＭＲＰ、ＰＩＭ、ＭＯＳＰＦ和ＣＢＴ等，并对这几种ＩＰ多播路由协议　进行了分析对比。　关键词ＩＰ多播路由协议分析密集模式稀疏模式分析　

目前以光纤为主的网络建设已经基本完成，随着　

新业务的不断开展，用户要求网络必须能够提供更高　的带宽并支持服务的迅速开通，支持应用与业务的多　样化。其中一个重要的业务应用就是在网络会议电视、　

视频点播（ＶＯＤ）、互动游戏和网络信息的“推”技术等　应用中广泛使用的ＩＰ多播协议（ＩＰ　Ｍ　ｕｌｔｉｃａｓｔ　Ｐｒｏｔｏ—　

ｃ０１）　

１　ＩＰ多播路由的基本类型　

多播路由的一种常见的思路就是在多播组成员之　

间构造一棵扩展分布树。在一个特定的（发送源、目的　

组）对上的ＩＰ多播流量都是通过这个扩展树从发送源　传输到接受者的，这个扩展树连接了该多播组中所有　

主机　不同的ＩＰ多播路由协议使用不同的技术来构造　这些多播扩展树，一旦这个树构造完成，所有的多播流　

量都将通过它来传播。　根据网络中多播组成员的分布，总的说来ＩＰ多播　

路由协议可以分为以下两种基本类型　第一种假设多　播组成员密集地分布在网络中，也就是说，网络大多数　

的子网都至少包含一个多播组成员，而且网络带宽足　够大，这种被称作“密集模式”（Ｄｅｎｓｅ—Ｍ　ｏｄｅ）的多播　

路由　议依赖于广播技术来将数据“推”向网络中所有　的路由器　密集模式路由协议包括距离向量多播路由　

协议ＤＶＭＲＰ（Ｄｉｓｔａｎｃｅ　Ｖ　ｅｃｔｏｒ　Ｍ　ｕｌｔｉｃａｓｔ　Ｒｏｕｔｉｎｇ　Ｐｒｏｔｏｃｏ１）、多播开放最短路径优先协议ＭＯＳＰＦ　

・６４・　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｒａ　Ｎｏ．９　２００６　

多ＱｏＳ约束的多播路由协议的改进　

赵伟’。崔翔’。邓未冰。　

（１．河南大学计算机与信息工程学院，河南开封４７５００４；２．河南大学数学与信息科学学院）　

摘要：随着Ｉｎｔｅｍｅｔ、移动网络及高性能网络的不断发展，具有ＱｏＳ约束的多播路由技术已成为网络及分布式系统领　

域的一个重要研究课题。文章研讨了具有多ＱｏＳ约束的多播路由问题，其中主要包含延迟、延迟抖动、带宽、代价等ＱｏＳ　

约束。针对现有多ＱｏＳ约束的多播路由算法进行了改进，不仅有效减少了生成多ＱｏＳ约束的多播树开销，而且能够很好地　

支持组成员的动态加入和离开，而不干扰现有的多播树。算法实例证明改进后的算法减少了报文转发的数量，从而降低了　

多播树生成时间。　

关键词：服务质量；多播路由；多ＱｏＳ约束；ＱｏＳ路由；多播树　

０引言　

随着网络技术的发展，诸如电视会议、视频点播、网络电话　

和基于Ｗｅｂ的应用等领域向网络服务商提出了新的服务质量　

（ＱｏＳ）要求，如传输带宽、传输延迟、包丢失率、延时抖动、传输　

费用等，多播技术成为支持这些应用和需求的关键。多播路由　

问题实质上就是构建覆盖源端和接收端并且满足应用要求的　

路由树ｎｉ。其常见的构造思路是在多播成员之间构造一棵多播　

树，多播数据在这棵多播树上传播至所有接收者。不同的ＩＰ多　

播路由协议采用不同的方法来构造多播树，但从其结构上来看　

可分为两类：最短路径树和共享树　一。　

ＭＲＰＭＱ是李腊元等人在文献【４】中提出的。它有效减少了　

生成多ＱｏＳ约束的多播树的开销，并且，它能够很好地支持组　

成员的动态加入和离开，而不干扰现有的多播树。　在ＭＲＰＭＱ算法中，当—个新的节点加入时，源节点根据多　

个ＱｏＳ约束信息寻找所有到新节点的路径，然后排除不满足约　

束的路径，从满足约束的路径中寻找最好的—个。这样找到的路　径接近最优，但是它要测量的路径太多，路径的搜索空间收缩很　

第ｌ４卷第１期　２０１５年２月　江南大学学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｊｉａｎｇｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｖｏ１．１４　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．　２０１５　

改进的基于能量的多播路由算法　

李帅，　蔡明　

（江南大学物联网工程学院，江苏无锡２１４１２２）　

摘要：针对ＧＥＭ在路由过程中没有考虑节点的剩余能量，在分析和改进ＧＥＭ路由算法基础上，　

提出一种改进的、提供能量约束的多播路由算法ＥＧＥＭ。该算法在选择下一转发节点的过程中，对　节点能量加以约束，以此选择剩余能量较多的节点进行数据传输，降低网络中节点的死亡率。实验　

数据表明，改进后的算法可以降低节点死亡率，一定程度上延长了网络的生命周期，但平均跳数保　持不变或增加。　关键词：无线自组织网络；多播；能量；节点死亡率　

中图分类号：ＴＰ　３９３文献标志码：Ａ文章编号：１６７１—７１４７（２０１５）Ｏ１—０００１—０５　

Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ　Ｒｏｕｔｉｎｇ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　

ＬＩ　Ｓｈｕａｉ，ＣＡＩ　Ｍｉｎｇ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ［ｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ　２１４１２２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ＧＥＭ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｎｏｄｅｓ　ｒｅｓｉｄｕａｌ　ｅｎｅｒｇｙ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｅｒｉｏｄ，ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＧＥＭ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａ　ｎｅｗ　ｍｕｈｉｅａｓｔ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｎａｍｅｄ　ｂｙ　ＥＧＥＭ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ．Ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ　ｎｅｘｔ　ｒｅｌａｙ　ｎｏｄｅ，ｔｈｅ　ｎｅｗ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｍｐｏｓｅｓ　ｅｎｅｇｒｙ　ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ　ｏｎ　ｎｏｄｅｓ　ａｎｄ　ｓｅｌｅｃｔｓ　ｎｏｄｅｓ　ｗｉｔｈ　ｍｏｒｅ　ｒｅｓｉｄｕａｌ　ｅｎｅｒｇｙ　ｆｏｒ　ｄａｔａ　ｔｒａｎｓｍｓｓｉｏｎ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｍｏｒｔａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｎｏｄｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ．　Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｄａｔａ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｃａｎ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｎｏｄｅ　ｍｏｒｔａｌｉｔｙ，ｗｈｉｃｈ　ｍａｙ　ｐｒｏｌｏｎｇ　ｔｈｅ　ｌｉｆｅｔｉｍｅ　ｏｆ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｈｏｐｓ　ｍａｙ　ｎｏｔ　ｂａｓｉｃａｌｌｙ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｒ　ｉｎｃｒｅａｓｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｄ　ｈｏｃ　ｎｅｔｗｏｒｋ，ｍｕｈｉｃａｓｔ，ｅｎｅｒｇｙ，ｎｏｄｅ　ｍｏｒｔａｌｉｔｙ　

多播通信中的安全性问题综述

Matthew J. Moyer,Georgia Institute of Technology

Josyula R. Rao and Pankaj Rohatgi,IBM Thomas J. Wotson Research Center

摘要

万维网的出现和集团化应用的普及已经引发了组通信的可扩展的安全解决方案的需求。这样一个解决方案，安全多播吸引力，因为它利用组播数据传递的高效率。然而，它也提出了几个研究挑战，最引人注目的是一组通信的体系结构，组密钥管理，消息源认证。在本次调查中，我们讨论这些问题，并验证对它们提出的解决方案。

最近万维网迅速发展已经引起了新的研究。互联网组通信的新型类型广泛地应用于各个方面，就像多方视频会议和实时的基于“push”技术1的信息传递系统（如股票报价服务等）。这些应用需要多播，以尽量减少它们所产生的网络通信量。从理论上讲，启用组播的路由器的每个数据包发送多播通道和路由到每一个接收器。而接收器用以监听该通道。发送或接收数据在同一个特定的多播通道的所有主机，构成了多播组。多播比单播的主要优势在于，它允许发送方发送每个数据包只有一次；路由器自动转发数据包到每个需要它的接收器，同时最大限度地减少穿越网络的数据包的副本数量。

传统的机制，用于支持多播通信是IP多播。在IPv4中，D类地址（范围从224.0.0.0到239.255.255.255）是为多播通信预留的地址。此外，参加启用多播的主机和路由器必须提供Internet组管理协议（IGMP）[1]用以管理组成员身份信息，并且启用多播的路由器也参与一个或多个多播路由协议[2]。目前，IP多播是只能通过UDP访问。呼吁任何主机发送一个UDP包到多播地址，和底层的多播路由机制将所有已明确加入该多播组的受助人提供的数据包和时间到该数据包的生存期（TTL）的范围内。

多播有潜力成为非常价值的网络服务,但是它也存在许多问题。这些问题出于发送给大量接收器的路由数据包的固有复杂性。特别是，保证可靠性（及时，有序地将每个数据包传递到每一个组接收）和安全（概念，只有一个多播组的注册会员可以数据包发送到组或接收数据包发送到该组）是非常困难的。这些问题都包含了许多具有挑战性的研究课题。在这篇文章中，我们解释了多播安全的主要研究的挑战和突出在这一领域已作出的重要贡献。下一节将介绍很难研究的问题——安全多播的现状。然后，我们提出了安全多播的体系结构和密钥管理的设计解决方案。接着，在三个部分，我们将介绍一些目前一些重大问题最好的解决方案。我们讨论了一些相关的工作，最后一节总结全文。