基于P2P的视频点播系统的设计与实现

论文摘要

随着多媒体技术和网络技术的发展,流媒体正在成为推动未来宽带应用的主动力。但在现有条件下,流媒体对带宽资源要求高且服务时间长,在传统的C/S模式下服务器很容易成为系统的瓶颈。如何在网络上提供大规模的流媒体服务一直是流媒体领域研究的核心问题。针对这种问题,本文提出了基于P2P技术的视频点播系统,使用P2P技术减轻服务器的负担。基于P2P技术的视频点播系统的主要目的是将服务器的服务分散化,使系统中的任意节点既享受服务,也提供服务,以此来减轻服务器负担。系统中有Tracker服务器和视频提供服务器提供服务。Tracker服务器负责记录每个影片对应的节点信息,视频提供服务器负责为网络中的节点传送视频数据。当节点加入后,首先向Tracker服务器进行注册,并获取正在观看同一视频的其他节点信息。然后与视频提供服务器以及其他节点进行连接,获取视频数据分片。同时也为其他节点提供传输数据的服务。通过这种方式,参与的用户节点既作服务的消费者,又作服务的提供者,充分利用了网络中所有节点的资源,极大的减轻了服务器的负担。本文首先介绍了P2P技术的特点和发展情况。然后介绍了系统的拓扑结构,分析了以文件共享系统为基础构建视频点播系统的可行性。接着给出了服务器和节点之间的交互过程。叙述了系统的功能模块的设计与实现,并着重介绍了数据请求策略的设计,融合了P2P与C/S各自作为视频点播服务的技术载体的优点,提出了分散与集中相结合的请求策略。通过对系统的测试,对系统功能和请求策略的性能进行评估。最后,进行了总结,介绍了系统的特点和不足之处,指出了下一步的工作方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 传统点播系统
• 1.2.1 分布式系统典型结构
• 1.2.2 分布式系统工作原理
• 1.2.3 共享式系统典型结构
• 1.2.4 共享式系统工作原理
• 1.2.5 传统点播系统的瓶颈问题
• 1.3 P2P技术的兴起
• 1.4 本文组织
• 第2章 系统相关技术
• 2.1 P2P定义
• 2.2 P2P与C/S比较分析
• 2.3 P2P的应用领域
• 2.3.1 内容共享
• 2.3.2 分布式计算
• 2.3.3 通信与协作
• 2.3.4 P2P搜索引擎
• 2.3.5 其他类型的应用
• 2.4 P2P系统结构
• 2.4.1 集中目录式P2P系统
• 2.4.2 全分布式P2P系统
• 2.4.3 混合式P2P系统
• 2.5 BitTorrent简介
• 2.5.1 BitTorrent的文件共享和下载机制
• 2.5.2 BitTorrent工作原理
• 2.5.3 BitTorrent主要的数据组织方式
• 2.6 本章小结
• 第3章 系统分析与总体设计
• 3.1 传统视频点播解决方案
• 3.1.1 IP层组播
• 3.1.2 视频直播代理
• 3.1.3 内容分发网络
• 3.1.4 小结
• 3.2 P2P解决方案
• 3.2.1 应用层组播
• 3.2.2 纯对等网技术
• 3.2.3 小结
• 3.3 基于P2P的视频点播系统的关键性问题
• 3.4 以文件共享系统为基础的可行性
• 3.5 策略区别分析
• 3.6 系统架构
• 3.6.1 网络架构和工作原理
• 3.6.2 系统性能分析
• 3.7 服务器与机顶盒交互过程
• 3.8 机顶盒之间的交互过程
• 3.9 本章小结
• 第4章 系统详细设计与实现
• 4.1 系统基本模块
• 4.2 网络传输模块
• 4.2.1 驱动机制
• 4.2.2 网络传输框架
• 4.2.3 发送数据
• 4.2.4 接收数据
• 4.2.5 测试备用连接
• 4.3 数据选择模块
• 4.3.1 滑动窗口原理
• 4.3.2 滑动窗口数据组织
• 4.3.3 滑动窗口实现跳转
• 4.3.4 跳转过程中的数据组织
• 4.4 数据请求策略性能优化
• 4.4.1 简单滑动窗口请求策略的缺陷
• 4.4.2 分散请求
• 4.4.3 分级别响应请求
• 4.4.4 分散请求与集中请求相结合
• 4.4.5 文件分片大小的选择
• 4.4.6 预取机制原理
• 4.4.7 预取机制数据组织
• 4.4.8 固定分片跳转
• 4.5 视频播放模块
• 4.6 本章小结
• 第5章 系统测试
• 5.1 测试目标
• 5.2 测试环境
• 5.3 测试方案
• 5.4 测试结果
• 5.4.1 原始请求策略的测试结果
• 5.4.2 改进请求策略的测试结果
• 5.5 测试总结
• 第6章 结论
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 进一步展望
• 参考文献
• 致谢