IPv6中k-Anycast通信模型的研究與設(shè)計.doc

第6期王曉喃等：IPv6中k-Anycast通信模型的研究與設(shè)計125IPv6中k-Anycast通信模型的研究與設(shè)計王曉喃1,2，唐振民2，錢煥延2（1常熟理工學(xué)院，江蘇 常熟 215500；2南京理工大學(xué) 計算機與技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210094）摘 要：擴展了原有IPv6中Anycast概念，提出了一個IPv6中k-Anycast通信模型概念，此模型允許k個服務(wù)器協(xié)同工作共同完成一項服務(wù)，它很好地實現(xiàn)了k-Anycast 組節(jié)點動態(tài)加入和離開。此外，在本模型中k-Anycast服務(wù)請求消息會被距離最近的k-Anycast樹節(jié)點處理，這樣使得k-Anycast服務(wù)請求均衡地分布在k-Anycast 樹節(jié)點之間從而得到高效的處理。在IPv6模擬環(huán)境下，將k-Anycast模型應(yīng)用到CDN技術(shù)中，實驗數(shù)據(jù)證明，k-Anycast模型的應(yīng)用不僅大幅度地提高了服務(wù)質(zhì)量而且也有效地節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)帶寬，充分證明了k-Anycast通信模型的有效性、可行性以及實用性。關(guān)鍵詞：IPv6；k-Anycast通信模型；權(quán)值；節(jié)點；多播中圖分類號：TP393.04 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：1000-436X(2009)06-0120-06Study and design of k-Anycast communication model in IPv6WANG Xiao-nan1,2, TANG Zhen-min2, QIAN Huan-yan2(1. Changshu Institute of Technology, Changshu 215500, China;2. School of Computer and Technology, Nanjing University of Science & Technology, Nanjing 210094, China)Abstract: The original anycast concept of IPv6 was extended and a k-Anycast concept in IPv6 was proposed which allowed k servers to cooperate with each other to accomplish a task. This model could achieve dynamic join, leave of k-Anycast nodes and route k-Anycast service requested messages to the nearest k-Anycast tree nodes which could provide the requested service, and all k-Anycast service request messages could be evenly distributed around the k-Anycast tree nodes and be transacted effectively and efficiently. In IPv6 emulation environment, this k-Anycast communication model was applied to CDN and the experimental data demonstrates that the k-Anycast communication model not only enhances the service quality but also effectively saves the network bandwidth, which proves the k-Anycast communication models validity, feasibility and practicability.Key words: IPv6; k-Anycast communication model; weight; node; multicast1 引言收稿日期：2007-03-08；修回日期：2009-05-05網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展使Internet成為信息社會的基礎(chǔ)載體，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)用戶急劇增長，超過了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的負載能力。因此，Internet的訪問速度和服務(wù)質(zhì)量還有待于提高，主要表現(xiàn)在長時間的傳輸延遲以及這種延遲的不可預(yù)知性。隨著Internet上新的傳輸內(nèi)容流媒體的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)傳輸對象（例如視頻文件）的數(shù)據(jù)量也變得越來越大，這就迫使必須找出一種有效的辦法來提高這些大數(shù)據(jù)量網(wǎng)絡(luò)傳輸對象的下載時間并且盡量節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬。在這種情況下，本文提出了k-Anycast通信模型。Anycast是IPv6所提供的一種特殊網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，它允許服務(wù)申請者訪問共享同一Anycast 地址所標(biāo)識的一組組成員中最近的一個（這里的最近是按路由協(xié)議的距離量度來計算）1。Multicast是一種在IPv4中就已經(jīng)存在的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，它允許服務(wù)申請者訪問共享同一Multicast地址所標(biāo)識的一組組成員。它與Anycast的區(qū)別在于：Anycast只訪問一個Anycast組中距離源主機最近的一個組成員，而Multicast是訪問一個Multicast組中的所有組成員2。k-Anycast是介于Anycast與Multicast之間的一種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。本文中定義k-Anycast組中的每個組成員都具有一個QoS參數(shù)，而被選中的最優(yōu)n(nk)個組成員必須符合以下2個條件：1) 此組成員的QoS參數(shù)值必須達到某種特定服務(wù)所要求的QoS要求；2) 在滿足1)的情況下，要求此組成員距離源節(jié)點最近（這里的距離最近可以根據(jù)不同服務(wù)的需要采用不同的度量單位來計算，例如組成員性能、跳數(shù)等）。從上述所描述的k-Anycast定義不難看出，Anycast與Multicast是k-Anycast的2種特殊情況，即當(dāng)k-Anycast組所有組成員都滿足某種服務(wù)的特定QoS要求的情況下，k=1時為Anycast，而k=m（這里m為k-Anycast組成員的總數(shù)）為Multicast。k-Anycast模型具有廣泛的應(yīng)用價值，例如如果將k-Anycast模型應(yīng)用到CDN（content distribution network）技術(shù)中，其服務(wù)性能會大幅度提高；k-Anycast模型也可以應(yīng)用到密碼學(xué)以及大規(guī)模并行計算處理技術(shù)中去。2 相關(guān)工作在參考文獻3,4提出了針對MANET的k-Anycast通信模型概念，并且給出了在MANET模擬環(huán)境下3種實現(xiàn)k-Anycast通信模型的實施方案。但是參考文獻3, 4中的k-Anycast通信模型概念只是針對MANET網(wǎng)絡(luò)，而且是選取距離源節(jié)點最近的任意k個組成員，而沒有考慮每個k-Anycast組組成員的QoS參數(shù)值是否達到某些特殊服務(wù)的QoS要求，也就是說，參考文獻3,4中所提出的k-Anycast通信模型概念只適用如下情況：k-Anycast組所有組成員所提供的應(yīng)用與服務(wù)都是彼此的鏡像。但是，在某些應(yīng)用中，一個服務(wù)是由多個服務(wù)器協(xié)同工作，共同完成的，服務(wù)器之間并不是簡單的鏡像關(guān)系。例如，在CDN技術(shù)中，一個大型文件被分成n個塊，而這n個文件塊按照一定規(guī)則分散地存儲在遍布于網(wǎng)絡(luò)各個角落的m個文件服務(wù)器中，如果想獲取第i和j個文件塊，很顯然，參考文獻3,4中所提出的k-Anycast通信模型概念是行不通的。因此，本文針對IPv6網(wǎng)絡(luò)，提出了一個全新的k-Anycast通信模型概念，使其具有更廣泛的應(yīng)用前景?？偨Y(jié)起來，本文具有如下特點：1）在IPv6網(wǎng)絡(luò)中，本文提出k-Anycast通信模型概念；2）針對IPv6網(wǎng)絡(luò)，給出了k-Anycast通信模型的具體實現(xiàn)方案；3）在IPv6模擬環(huán)境下，將k-Anycast模型應(yīng)用到CDN技術(shù)中，不僅大幅度地提高了其服務(wù)質(zhì)量而且也非常有效地節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)帶寬。下面對k-Anycast模型進行詳細的討論和分析。3 通信模型3.1 基本描述在k-Anycast通信模型中，每個k-Anycast地址代表一種k-Anycast服務(wù)，一種k-Anycast服務(wù)又被分為n個子服務(wù)，一個k-Anycast組必須能夠提供完整的k-Anycast服務(wù)。在本模型中， k-Anycast組具有如下定義：每個k-Anycast組包含m個節(jié)點(mk)，它們是按照樹狀拓撲結(jié)構(gòu)排列的，其中，樹的根節(jié)點被稱作k-Anycast中心節(jié)點，此節(jié)點所在的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的Unicast地址空間必須與其所擁有的Anycast地址空間相同，即目的地址為Anycast地址的數(shù)據(jù)包可以按照正常的Unicast路由方式被路由到此根節(jié)點；其余節(jié)點又被分成中間節(jié)點以及葉子節(jié)點，其中中間節(jié)點也稱作樹節(jié)點，它們不能提供任何k-Anycast子服務(wù)而只用于支撐k-Anycast樹框架，這類節(jié)點一般都是路由器；葉子節(jié)點也稱作組節(jié)點，它們可以提供一種或者多種k-Anycast子服務(wù)，這類節(jié)點一般都是k-Anycast服務(wù)器，一個k-Anycast樹中的所有組節(jié)點必須可以協(xié)同工作，共同完成一個完整的k-Anycast服務(wù)。在本模型中，k-Anycast中心節(jié)點所在的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域稱作主域，一種k-Anycast服務(wù)對應(yīng)唯一的一個k-Anycast（組）樹，一個k-Anycast樹對應(yīng)唯一的一個k-Anycast中心節(jié)點。在本模型中，k-Anycast中心節(jié)點的Anycast地址與Unicast地址是相同的，而其他組節(jié)點以及樹節(jié)點都具有自己本身的Unicast地址，它與Anycast地址是不同的。在本k-Anycast通信模型中，客戶端獲取k-Anycast服務(wù)的過程可以描述如下：當(dāng)客戶端發(fā)送k-Anycast服務(wù)請求數(shù)據(jù)包時，此數(shù)據(jù)包會被路由到距離自己最近的某個k-Anycast樹節(jié)點上，如果以此樹節(jié)點為根節(jié)點的子樹能獨立完成客戶的k-Anycast服務(wù)請求，那么它直接向客戶端提供此服務(wù)，否則它會將該請求轉(zhuǎn)發(fā)給它的上一級節(jié)點（即父節(jié)點），然后重復(fù)上述過程，直到一個節(jié)點，此節(jié)點能夠提供客戶端要求的完整的k-Anycast服務(wù)或者此節(jié)點為k-Anycast中心節(jié)點。一般情況下，客戶端的k-Anycast服務(wù)請求都是由多個k-Anycast組節(jié)點協(xié)同工作共同完成的。3.2 k-Anycast地址IPv6中的Anycast地址模型與RFC1546最初建議的完全不同，前者提出在Unicast地址空間中分配Anycast地址，這樣Unicast和Anycast地址從結(jié)構(gòu)上沒有任何區(qū)別，而后者則推薦使用獨立的地址模型，本方案采用后者的觀點，使用Anycast的獨立地址模型5,6。IPv6的地址是分層的。根據(jù)IPv6地址的特點，本k-Anycast通信模型采用如表1所示的Anycast地址格式。表1k-Anycast地址格式36164k-Anycast PrefixHome IDGroup ID如表1所示，地址的前3bit是k-Anycast的地址前綴，其取值范圍與可聚合全局單播地址相同，為001。而隨后的Home ID的值則與k-Anycast組中心節(jié)點所在網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的Unicast地址空間相同。3.3 k-Anycast樹的建立在k-Anycast通信模型中，一個k-Anycast地址代表一個k-Anycast組，而一個k-Anycast組對應(yīng)一個k-Anycast樹，其中k-Anycast中心節(jié)點（根節(jié)點）所在網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的Unicast地址空間與k-Anycast地址空間相同，因此，k-Anycast地址同時也是k-Anycast中心節(jié)點的Unicast地址。這樣，當(dāng)一個主機請求加入一個k-Anycast組的時候，它首先將自己標(biāo)記為該組的組節(jié)點，然后構(gòu)建Join消息，此消息包括主機本身的Unicast地址、所要加入的k-Anycast組選擇最優(yōu)組成員所采用的距離度量參數(shù)（比如跳數(shù)，當(dāng)前處理的會話數(shù)或者是主機的處理能力等）、申請加入的k-Anycast組地址以及它本身所能提供的k-Anycast子服務(wù)的標(biāo)識符等信息，Join消息的源地址為主機本身的Unicast地址，目的地址為請求加入的k-Anycast組地址，然后將其發(fā)送出去，同時記錄下本節(jié)點父節(jié)點的Unicast地址（即Join消息的下一跳的Unicast地址）。這樣，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)會把該消息朝著k-Anycast樹根節(jié)點的方向路由推進。在路由過程中，Join消息所經(jīng)過的每個路由器在接收到它之后，都會檢查自身是否為該消息中的k-Anycast組地址所確定的k-Anycast樹的樹節(jié)點，如果不是，那么此路由器首先將自己標(biāo)記為k-Anycast樹節(jié)點，同時，建立一個孩子節(jié)點記錄表，將申請加入k-Anycast組的源主機作為自己的第一個孩子節(jié)點加入到孩子節(jié)點記錄表中，并記錄下Join消息中的相關(guān)參數(shù)，即申請加入k-Anycast組的主機的Unicast地址，它到達此樹節(jié)點的距離參數(shù)、申請加入的k-Anycast組地址以及它本身所能提供的k-Anycast子服務(wù)的標(biāo)識符等信息，同時記錄下本節(jié)點的子節(jié)點的Unicast地址（即Join消息的源Unicast地址）以及父節(jié)點的Unicast地址（即Join消息的下一跳的Unicast地址），然后用自己的Unicast地址取代原有Join消息中的源地址，目的地址不變，并修改相應(yīng)的距離度量參數(shù)（例如跳數(shù)），將其發(fā)送出去；如果是樹節(jié)點，那么它將申請加入Anycast組的源主機加入到自己的孩子節(jié)點記錄表中，并記錄下Join消息中相關(guān)參數(shù)（參數(shù)內(nèi)容同上）以及子節(jié)點的Unicast地址（即Join消息的源Unicast地址），然后用自己的Unicast地址取代原有Join消息中的源地址，目的地址不變，并修改相應(yīng)的距離度量參數(shù)，將其發(fā)送出去。然后，每個接收到Join消息的路由器都會重復(fù)上述過程，直到此Join消息到達k-Anycast樹根節(jié)點為止。至此，該主機成功加入到所請求的Anycast組中，如圖1所示。圖1 k-Anycast樹的建立過程不難看出，上述的k-Anycast組節(jié)點的加入過程可以保證所有的k-Anycast節(jié)點（包括樹節(jié)點和組節(jié)點）組成一個樹狀結(jié)構(gòu)。下面分析一個k-Anycast組節(jié)點如何離開所在的k-Anycast樹。如果一個k-Anycast組節(jié)點申請離開其所在的k-Anycast組，它首先刪除自身組節(jié)點的信息與身份，然后發(fā)送一個Leave消息給它的父節(jié)點，此Leave消息包括此組節(jié)點的Unicast地址以及所在的k-Anycast組地址，父節(jié)點接收到這個Leave消息之后，它會檢查自身對應(yīng)Leave消息中k-Anycast地址的k-Anycast樹的孩子節(jié)點記錄表并從中刪除此組節(jié)點，然后判斷此時的記錄表是否為空，如果為空，那么它將刪除自身的樹節(jié)點信息。無論此時的記錄表是否為空，它都將繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)這個Leave消息給它的父節(jié)點，父節(jié)點接收到Leave消息之后，繼續(xù)重復(fù)上述過程直到根節(jié)點為止。3.4 權(quán)值計算本模型采用權(quán)值的方式來獲取最優(yōu)k-Anycast組節(jié)點集合以提供完整的k-Anycast服務(wù)。一個k-Anycast樹節(jié)點的孩子節(jié)點記錄表中記錄著以這個樹節(jié)點為根節(jié)點的子樹的所有葉子節(jié)點（組節(jié)點）的相關(guān)信息，其中權(quán)值域就是記錄每個葉子節(jié)點在此樹節(jié)點的權(quán)值。在本模型中，假設(shè)一個樹節(jié)點有n個葉子節(jié)點，Di表示其第i個葉子節(jié)點到達此樹節(jié)點的距離（此處的距離可以選擇多種度量單位，例如跳數(shù)、綜合處理能力或者是當(dāng)前正在處理的會話數(shù)等），那么采用式(1)來計算第i個葉子節(jié)點的權(quán)值Wi，其中i1，2，n。(1)其中，r為非負實數(shù)。在式（1）中，如果r0，那么一個樹節(jié)點的n個葉子節(jié)點的權(quán)值都相同，也就是它們被選擇成為最優(yōu)k-Anycast組節(jié)點的幾率是相同的。而當(dāng)r的值趨向無窮大時，對于任意DjDi，其中i，j1，2，n，并且 ij，可以用i/Dj來代替Di，此處0i1，這樣就有，可以得到如下結(jié)果：(2)(3)其中，i，j1，2，n，并且ij。上述結(jié)果表明，當(dāng)r趨于無窮大時，樹節(jié)點總是會選擇距離自己最近的葉子節(jié)點作為最優(yōu)k-Anycast組節(jié)點。在本模型中，如果網(wǎng)絡(luò)比較穩(wěn)定，就可以選取一個固定的r值，否則就根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況動態(tài)地調(diào)整r值。下面分2種情況討論如何選取r值。1) 網(wǎng)絡(luò)沒有擁塞的情況。一般情況下，客戶發(fā)送的k-Anycast服務(wù)請求數(shù)據(jù)包要經(jīng)過如下3個過程：網(wǎng)絡(luò)傳輸、路由器排隊并且被轉(zhuǎn)發(fā)以及Anycast服務(wù)器處理，這里只對前2個過程感興趣，因為它們往往決定著客戶獲取k-Anycast服務(wù)的響應(yīng)時間。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)沒有擁塞情況發(fā)生的時候，數(shù)據(jù)包到達路由器排隊的時間可以忽略不計，那么網(wǎng)絡(luò)傳輸時間就決定著客戶獲取k-Anycast服務(wù)的響應(yīng)時間。這種情況下，就希望距離樹節(jié)點最近的k-Anycast組成員被選取為最優(yōu)k-Anycast組成員，因此，在網(wǎng)絡(luò)沒有擁塞的情況下， r值要盡量大。2) 網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞的情況。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞的情況，數(shù)據(jù)包到達路由器排隊等待轉(zhuǎn)發(fā)的時間會成為客戶獲取k-Anycast服務(wù)響應(yīng)時間的決定因素，這種情況下，就希望把客戶的k-Anycast服務(wù)請求數(shù)據(jù)包分散到以樹節(jié)點為子樹的不同的k-Anycast組成員上被處理，以便減少排隊所帶來的延遲，因此，在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞的情況下，r值要盡量小。3.5 路由分析當(dāng)一個客戶端想申請k-Anycast服務(wù)的時候，它首先發(fā)送一個k-Anycast服務(wù)請求消息，此消息包括所要得到的k-Anycast子服務(wù)標(biāo)識符，即說明客戶端需要哪些k-Anycast子服務(wù)。k-Anycast服務(wù)請求消息的目的地址為k-Anycast組地址，源地址為本身的Unicast地址。這樣，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)按照正常路由方式會把該消息朝著k-Anycast中心節(jié)點的方向路由推進，每途徑一個路由器，這個路由器都會檢查自己是否為此k-Anycast 樹節(jié)點，如果是，那么它會檢查自身此k-Anycast樹對應(yīng)的孩子記錄表以確定以自己為根節(jié)點的子樹的葉子節(jié)點是否能提供客戶端所要求的k-Anycast（子）服務(wù)，如果不能，它會將k-Anycast服務(wù)請求消息轉(zhuǎn)發(fā)給自己的父節(jié)點，父節(jié)點重復(fù)上述過程，直到到達一個節(jié)點，以此節(jié)點為根節(jié)點的子樹能提供客戶端所要求的k-Anycast（子）服務(wù)。然后，這個樹節(jié)點會根據(jù)子樹內(nèi)的葉子節(jié)點的權(quán)值選擇出一個最優(yōu)k-Anycast組節(jié)點集合，這個集合能完成客戶所要求的k-Anycast（子）服務(wù)。然后，樹節(jié)點會給集合中的每個k-Anycast組節(jié)點發(fā)送一個樹內(nèi)服務(wù)請求消息，此消息包括要求葉子節(jié)點所要完成的子服務(wù)標(biāo)識符，樹節(jié)點發(fā)送的所有消息所包含的子服務(wù)標(biāo)識符的并集等于客戶端k-Anycast服務(wù)請求消息中所要求的子服務(wù)標(biāo)識符。這樣，這些最優(yōu)k-Anycast組節(jié)點在接收到樹內(nèi)服務(wù)請求之后，根據(jù)消息中的子服務(wù)標(biāo)識符將子服務(wù)結(jié)果返回給子樹的根節(jié)點（樹節(jié)點）。這樣，子樹根節(jié)點（樹節(jié)點）在接收到所有返回信息之后，進行整理和包裝，最后向客戶端返回一個完整的子服務(wù)應(yīng)答。如果k-Anycast服務(wù)請求消息途徑的路由器不是k-Anycast樹節(jié)點，那么它將按照正常路由方式繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)客戶發(fā)送的k-Anycas服務(wù)請求消息，一直到達k-Anycast中心節(jié)點為止。k-Anycast中心節(jié)點接收到客戶發(fā)送的服務(wù)請求消息之后，同樣重復(fù)上述過程，根據(jù)整個k-Anycast樹內(nèi)的葉子節(jié)點的權(quán)值選擇出一個最優(yōu)k-Anycast組節(jié)點集合，然后向集合中的每個最優(yōu)k-Anycast組節(jié)點發(fā)送一個樹內(nèi)服務(wù)請求消息，此消息包括要求組節(jié)點所要完成的子服務(wù)標(biāo)識符，最后將這些最優(yōu)k-Anycast組節(jié)點返回的子服務(wù)結(jié)果進行整理，返回給客戶一個完整的k-Anycast（子）服務(wù)應(yīng)答。在本模型中，葉子節(jié)點到達樹節(jié)點的距離可以根據(jù)不同的服務(wù)質(zhì)量要求而采取不同的度量單位，比如當(dāng)前所處理的會話數(shù)，組節(jié)點到達樹節(jié)點的跳數(shù)等。本文采用跳數(shù)為度量單位，為了計算方便，計算權(quán)值公式里的r取值為1，那么根據(jù)圖1可以得到如下的k-Anycast權(quán)植樹，如圖2所示。如圖2所示，組節(jié)點1在樹節(jié)點1的權(quán)值為1；而組節(jié)點1與組節(jié)點2在樹節(jié)點2的權(quán)值分別為1/3與2/3，而組節(jié)點1與組節(jié)點2在根節(jié)點的權(quán)值分別為2/5與3/5。這樣，當(dāng)一個k-Anycast服務(wù)請求消息（此消息內(nèi)的子服務(wù)標(biāo)識符為1、2）到達樹節(jié)點2時，因為樹節(jié)點2本身是此k-Anycast地址所對應(yīng)的k-Anycast樹的一個樹節(jié)點，以它為根節(jié)點的子樹的葉子節(jié)點組節(jié)點1與組節(jié)點2都能提供子服務(wù)1，所以，它選取權(quán)值最大的組節(jié)點2來提供子服務(wù)1，而只有組節(jié)點1可以提供子服務(wù)2，所以，它選取組節(jié)點1來提供子服務(wù)2。這樣，組節(jié)點1與組節(jié)點2組成了最優(yōu)的k-Anycast最優(yōu)組節(jié)點集合。然后，樹節(jié)點2向組節(jié)點1發(fā)送一個樹內(nèi)服務(wù)請求，圖2 k-Anycast樹節(jié)點的權(quán)值其內(nèi)容為子服務(wù)2，向組節(jié)點2也發(fā)送一個樹內(nèi)服務(wù)請求，其內(nèi)容為子服務(wù)1。這樣，組節(jié)點1與組節(jié)點2分別向樹節(jié)點2返回子服務(wù)2和1的服務(wù)結(jié)果。最后，樹節(jié)點2整理這些返回的子服務(wù)結(jié)果，并將其發(fā)送給客戶端。在本通信模型中，由于網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況可能隨時變化，所以，本模型中的每個樹節(jié)點可以根據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)擁塞情況來動態(tài)地選取r值（在本文的IPv6實驗環(huán)境中，認(rèn)為當(dāng)前占用的帶寬占總體帶寬的80%的情況是擁塞，因為此時路由器出現(xiàn)了排隊情況），以便更好地提供k-Anycast服務(wù)。對于同一個子服務(wù)，如果在一個樹節(jié)點中有多個葉子節(jié)點的權(quán)值相同，那么采用輪流分配的原則，依次將它們作為最優(yōu)k-Anycast組節(jié)點。4 性能分析為了證明本文提出的IPv6網(wǎng)絡(luò)中k-Anycast通信模型的有效性以及高效性，本文將此模型應(yīng)用到CDN（content distribution networks）技術(shù)中去。實驗采用Modelnet模仿IPv6網(wǎng)絡(luò)物理拓撲結(jié)構(gòu)，仿真結(jié)構(gòu)中包括40個k-Anycast服務(wù)器節(jié)點以及5臺路由器，5臺路由器將整個網(wǎng)絡(luò)分割為5個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)包括8個k-Anycast服務(wù)器節(jié)點，任意2臺路由器之間有且僅有一條鏈路連接。在實驗中，路由器之間、服務(wù)器之間以及路由器與服務(wù)器之間的鏈路通信能力為100Mbit/s，路由器與客戶端之間鏈路層通信能力為50Mbit/s。實驗將一個大文件分為1 000數(shù)據(jù)塊，每個塊的大小為45Mbit。初始化狀態(tài)下，1 000數(shù)據(jù)塊都保存在k-Anycast中心節(jié)點上，然后每個k-Anycast服務(wù)器節(jié)點按照隨機性原則從k-Anycast中心節(jié)點下載任意個（隨機數(shù)為25100之間）數(shù)據(jù)塊。在上述IPv6模擬環(huán)境中采用3種方案實現(xiàn)一個客戶端下載一個完整文件的過程，第1種是隨機方案，即根據(jù)客戶的要求，采用隨機選取服務(wù)器的原則為客戶端提供服務(wù)；第2種是距離最近方案，即選取當(dāng)前距離源客戶距離相對較近的服務(wù)器為客戶端提供服務(wù)；第3種就是利用k-Anycast通信模型為客戶端提供服務(wù)。在本實驗中，在網(wǎng)絡(luò)擁塞的情況下，r取值為0，不擁塞的情況下，r取值為1 000，如圖3所示。圖3 3種方案比較的結(jié)果綜上所述，本文提出的IPv6網(wǎng)絡(luò)中k-Anycast通信模型具有如下特點：1）本文提出了在IPv6環(huán)境下的k-Anycast通信模型概念，本模型允許k個服務(wù)器協(xié)同工作，共同完成某項任務(wù)；2）客戶端發(fā)送的k-Anycast服務(wù)請求總是到達整個k-Anycast樹中距離客戶端最近的樹節(jié)點，然后以此樹節(jié)點為子樹根節(jié)點，根據(jù)子樹葉子節(jié)點所能提供的子服務(wù)以及樹權(quán)值（可以采用多種度量方式，本模型采用跳數(shù)）來確定最優(yōu)組節(jié)點集合；3）本模型允許k-Anycast 組節(jié)點動態(tài)地加入或離開；4）本模型中，各種控制消息的傳輸只需要跨越很小的物理網(wǎng)絡(luò)并且這些消息的數(shù)據(jù)傳輸量很?。?）本模型根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況會采取動態(tài)的策略把不同客戶發(fā)出的服務(wù)請求消息的子服務(wù)分配給不同的最優(yōu)k-Anycast組節(jié)點處理。5 結(jié)束語本文提出了IPv6網(wǎng)絡(luò)中的k-Anycast通信模型，并將此模型應(yīng)用于CDN技術(shù)，實驗結(jié)果證明了此模型的有