基于P2P的流媒体视频点播系统的研究与实现

论文摘要

随着互联网技术的飞速发展,中国网民数的增加,网络视频点播(Video on Demand,简称VOD)业务已经成为当今互联网的主流业务之一。传统视频点播系统基于客户端/服务器架构,虽然可控性和可管理性较高,当大量用户进行视频点播时,服务器性能往往成为系统性能瓶颈。将P2P技术引入到视频点播系统中,可以充分利用网络中其他节点的闲散资源(CPU、网络带宽及存储资源等),从而有效降低服务器负载,提高了系统的扩展性和稳定性。虽然互联网上也出现了一些基于P2P技术的视频点播系统,但普遍存在视频版权问题,用户管理问题和P2P网络安全问题。为了解决上述问题,本文提出了一种基于PMTN(P2P Media Telecom Network)架构的视频点播总体解决方案。然后,给出了基于PMTN架构的视频点播系统模型,对系统关键性问题进行了研究和解决,并对系统原型进行了实现。本文的主要工作包括以下几方面:(1)提出了基于PMTN架构的视频点播系统的总体解决方案,将系统分为业务运营层,P2P管理层,用户媒体层和承载层。P2P技术主要体现在P2P管理层和用户媒体层,业务运营层从P2P网络中独立出来,上层业务的变化不会影响到P2P网络的数据调度策略。(2)对Kademlia路由算法进行了改进,使得逻辑距离和物理距离相符,使资源下载节点都是临近节点。(3)对超级节点采用静态前缀缓存和动态后缀缓存相结合的缓存策略,对于用户节点采用内存缓存和硬盘缓存相结合的缓存策略,从而有效降低了客户端的启动延时,提高了资源命中率。(4)考虑到P2P网络的异构性,采取基于加权速度分类节点的方法,对网络中的节点进行分类,优先考虑速度较快的节点,保证了视频点播的实时性和流畅性。(5)考虑到P2P网络数据传输的安全性,提出了基于SSL协议的解决方案。(6)对视频点播系统的原型进行了实现与测试。最后,对本文的研究工作进行了总结,并指出了下一步的研究内容。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容和论文结构
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 论文结构
• 第二章 P2P 流媒体相关技术研究
• 2.1 P2P 技术
• 2.1.1 P2P 概述
• 2.1.2 P2P 技术特点
• 2.1.3 P2P 网络拓扑结构
• 2.2 流媒体相关技术
• 2.2.1 流媒体传输技术
• 2.2.2 流媒体播放方式
• 2.2.3 流媒体传输相关协议
• 2.3 Kademlia 网络协议
• 2.3.1 网络节点的定义
• 2.3.2 距离的度量
• 2.3.3 节点状态与K 桶刷新
• 2.3.4 网络路由机制
• 2.3.5 节点的加入和离开
• 2.4 本章小结
• 第三章 PMTN 架构的总体解决方案
• 3.1 系统架构
• 3.1.1 PMTN 网络架构
• 3.1.2 PMTN 功能定义
• 3.1.3 PMTN 架构特点
• 3.2 系统模型
• 3.3 客户端结构
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统关键技术与解决方案
• 4.1 节点路由算法
• 4.1.1 对Kad 算法的改进
• 4.1.2 媒体资源的发布
• 4.1.3 媒体资源的查找
• 4.2 数据缓存机制
• 4.2.1 超级节点缓存策略
• 4.2.2 普通节点缓存策略
• 4.3 数据调度策略
• 4.3.1 算法的基本策略
• 4.3.2 加权速度分类节点方法
• 4.4 P2P 安全策略
• 4.4.1 SSL 体系结构
• 4.4.2 安全通信的设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统原型的设计实现
• 5.1 P2P 核心系统
• 5.1.1 视频发布子系统
• 5.1.2 超级节点子系统
• 5.1.3 Track Server 子系统
• 5.1.4 资源定位与路由策略选择
• 5.2 后台管理系统
• 5.2.1 总体框架
• 5.2.2 通用权限管理模块
• 5.2.3 节目管理模块
• 5.2.4 查询统计模块
• 5.2.5 参数配置模块
• 5.3 前端播放系统
• 5.3.1 系统设计
• 5.3.2 各模块流程图
• 5.4 IPTV 机顶盒上的移植与实现
• 5.4.1 功能描述
• 5.4.2 模块功能描述
• 5.4.3 运行流程描述
• 5.5 数据库设计
• 5.5.1 设计原则和约定
• 5.5.2 基本表
• 5.6 系统测试与分析
• 5.6.1 客户端运行界面
• 5.6.2 系统响应速度测试
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果