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随着互联网应用的不断发展，基于流媒体技术的大规模视频应用具有很大的市场需求，但是传统的通信模型很难满足大规模一对多流媒体数据分发的业务需求。针对单播可扩展性较差和网络层组播难以部署的问题，本文提出了一种新型的组通信模型——MixCast，这是一种混合了单播和组播的通信模型，其核心思想是在域间使用单播通信，域内使用组播通信，域间数据转发采用应用层组播技术构造转发树，域内数据使用网络层组播技术进行数据分发。通过与单播和网络层组播的对比实验，证明了MixCast通信模型在可扩展性、平均延迟、丢包率、吞吐量等方面均优于单播，在可部署性方面优于网络层组播。在MixCast通信模型中，本文重点研究了转发树构造、可扩展性、可靠性、异构性等问题。 针对大规模网络环境下的应用层组播转发树构造问题，本文提出了一种分布式的构造协议——MTP，其中包含两种构造算法——MTP1和MTP2；通过与集中式算法OST和OMNI的比较研究，证明了虽然在平均延迟方面集中式算法优于分布式算法，但是集中式算法的可扩展性不如分布式算法；在两种分布式算法中，深度优先算法MTP2的平均延迟优于宽度优先算法MTP1，但MTP1的平均加入时问和加入控制负载优于MTP2。在MixCast中，通过采用分布式的构造算法，采用单播与组播混合通信模型，降低整棵转发树的平均传输延迟，降低整网的控制负载等策略，可以有效地提高整个系统的可扩展性。 在可靠性方面，参考QoS中采用的资源预留的思想，本文提出了一种采用“链路预留”思想的算法PCP，在转发树的节点中预留一部分链路资源，专门用于备用链路使用，转发树中的每个节点都采用前向式的方法，预先计算好自己的备用父母节点，一旦原来的父母节点失效，就可以快速切换到备用父母节点，这样就提高了整个转发树的可靠性。通过对PCP算法与ROT算法的实验研究，得到了以下结论：PCP算法的平均加入时间和平均加入负载方面优于ROT算法，但是备用节点链路平均延迟不如ROT算法，说明PCP算法在寻找备用节点的代价方面小于ROT算法，但是找到的备用节点的延迟特性不如ROT算法。相对而言，ROT算法更适合于转发树结构相对固定的应用场合。 针对应用层组播系统中的异构性问题，本文提出了一种“能者多劳”的转发树构造思想，并将这种思想应用于NICE协议的改进，通过理论和实验分析，证明改进后的ENICE协议在平均传输延迟和最大延时方面优于NICE协议。