近年来,随着Internet的迅速发展和普及,在Internet上产生了许多新的应用,例如网络视频会议、网络视频直播、多媒体远程教育、远程会诊等,这使得带宽急剧消耗,带来了网络拥挤问题。为了缓解网络瓶颈,人们提出了IP组播和应用层组播技术,IP组播由路由器来构造组播转发树,当数据包从树的根结点即数据源发出后,数据包沿着转发树在不同的结点路由器上进行分发,最后到达每个接收终端。应用层组播将组播功能从路由器转移到端系统,由端系统完成所有组播组通讯的功能,部署更容易,可以支持大量的组,扩展性好,可以很好的解决组播组地址分配不足的问题,为组播的大范围开展与应用开辟了新的途径。本文在对现有应用层组播进行了深入研究,主要研究内容和创新工作分为如下几个方面:(1)深入研究现有的应用层组播协议,目前应用层组播协议的实现方法分为网状拓扑优先方法、树状拓扑优先方法以及隐式方法三大类。针对面向流媒体的直播系统的应用背景,重点分析了基于隐式方法的应用层组播—马里兰大学提出的NICE。马里兰大学的NICE协议是一种可扩展的应用层组播协议,主要针对大量接收者的低带宽、数据流应用,NICE在扩展性、低延时和健壮性等方面都能满足大规模流媒体传输的需要。(2)针对网络异构性问题对NICE做了改进,主要方法是提出了带宽约束模型,对于改进后的协议进行了详细的设计和分析。(3)应用NS-2对所改进的协议进行了仿真,仿真实验分为两个方面,一是仿真考查改进后协议的组播树的相对延时代价,二是仿真比较改进后的协议和NICE的最大延时,平均延时及二者的伸展度比率,仿真结果表明随着群规模的不断扩大,改进后协议的优越性越明显。(4)设计实现了基于应用层组播的流媒体直播系统,系统主要包括流媒体服务器、组播数据源,汇聚点,客户端四部分。而各个主要功能模块都在客户端实现,在客户端主要实现用户管理模块,组播管理模块,流媒体数据处理模块,流媒体数据接收转发和传输模块,控制报文传输等。该系统能够为大规模用户提供实时多媒体数据传输服务。对系统及其各个功能模块进行了测试和评价,主要测试内容包括组播组的创建,组播组的加入和退出以及结点失效的处理,测试结果表明系统基本达到了设计要求。