网络及其应用需求的发展推动着新的通讯方式不断产生,组播就是其中的一个产物。组播是指从一点到多点或者从多点到多点的一种组通信机制。它是一种有效的数据传输方式,发送的同一数据包在相同链路中只传输一次,与单播相比,大大减少了数据包在网络传输中的冗余。组播功能作为一种基本的通讯方式最开始被建议在网络层实现,但由于一些技术和非技术因素的影响,IP组播在Internet范围内一直没有得到大规模的配置和应用。近年来,研究学者们开始分析在网络层实现组播功能的局限性,并提出了应用层组播(ALM)作为IP组播的替代方案。ALM最大的优势在于组播协议可以运行在覆盖网络(Overlay)上,不需要改变基础的网络设施便可以为用户提供组播功能。随着对应用层组播研究的不断深入和细化,我们发现ALM在技术和应用方面还存在各种各样的问题,如中间节点负载过重问题、网络瓶颈问题和异步移动用户问题等。针对这些问题,本文分析了当前几种典型的应用层组播协议及其分类,并对其性能进行了详细的分析,针对Overlay上应用层组播所存在的几个问题,提出了相应的网络优化机制,论文主要工作有以下几点:针对应用层组播中的中间节点负载过重的问题,论文分析了影响节点负载的两个重要因素:组播组的个数和组中接收者的数量,并把显式组播(Xcast:Explicit Multicast)的思想,分别与动态规划策略和贪婪算法结合运用,提出两种低负载的基于Overlay的优化应用层组播树的策略,即LLDPALMT和LLGPALMT。实验分析表明,我们所提出的节点减负策略能使网络资源达到更有效的利用。针对应用层组播网络瓶颈问题,论文从普通和异构网络两个角度分别进行了研究,提出两种应用层组播网络瓶颈消除策略,即BNFPALM和BNFPHALM。通过分析和评估发现,我们所提出的网络瓶颈消除策略有效地消除了网络瓶颈,减少了网络资源的浪费,提高了网络的可靠性和数据传输效率。针对Overlay上异步移动用户问题,本文从用户请求的时间相关性和Overlay节点自身的缓存能力入手,提出了一种基于异步移动用户的自适应覆盖网络应用层组播算法来解决应用层组播用户的移动问题,即AALMPAMU。此算法不仅考虑到了应用层组播接收者的移动问题,而且考虑到了其中数据源的移动问题,并在组播成员节点间创建了一棵逻辑组播树来转发数据,适应节点的移动性,尽力避免数据重传,节省了网络资源。此策略具有很强的可行性和有效性。此外,为了评估策略的性能,我们运用算法复杂度分析和网络模拟器NS-2从不同的角度对本文所提出的策略进行了详细的分析和实验,仿真结果表明,我们的策略有效地改善了Overlay上应用层组播的性能,尤其是低负载的基于Overlay的优化应用层组播树的LLDPALMT策略,以及基于异步移动用户的自适应Overlay应用层组播算法AALMP/AMU,在网络的传输效率和可扩展性等方面都表现出了令人满意的效果。希望本文所做的工作能够对覆盖网络上应用层组播的研究和发展起到一定推动作用。