一种基于P2P VOD的视频共享系统的研究与实现

论文摘要

流媒体应用是推动未来宽带应用的主动力,但流媒体对带宽的高占用特性使其在Internet上大规模应用面临诸多困难。传统的C/S、单源组播以及CDN(Content Delivery Network)模式面临着网络带宽、拥塞控制和费用等问题。为了更好的解决流媒体在互联网的分发问题,基于P2P的流媒体分发技术被提出来了。P2P,即端对端网络,又称为对等计算,就是通信的主机互相互为服务器,每一台主机都享受其它机器提供的服务,也为别的机器提供服务。这一模式将服务由中心推向了边缘,充分利用了网络边缘的主机的资源。P2P网络的应用很广泛,模型也很多,有各自的优缺点。本文介绍了一个P2P流媒体系统P2P VOD,实现了用P2P网络进行大规模流媒体共享同步播放。本文针对P2P流媒体系统需要解决的一些关键问题:单源传输与多源传输、媒体源定位机制、源节点选择机制、数据传送调度机制、激励机制这几个方面进行了讨论,介绍了P2P VOD的解决方法。P2P VOD采用有一个中心目录服务器的结构,数据传输通过P2P的方式进行。P2P VOD采用了多源传输的模式,基于AS值的源节点选择机制,播放顺序优先的数据调度的机制,基于“报答”的激励机制,保证了流媒体数据的传输和播放质量。P2P VOD视频共享系统主要是基于BT协议来进行扩充,并针对流媒体的播放特点:在片段选择算法上对实时性和顺序性进行了更高的要求;考虑了多种阻塞机制来鼓励系统内的Peer节点参与到文件共享中来;提出了一个简单快捷的路由算法来避免消息的泛滥以及保证播放控制协议的快速传递;利用了用户的ID编号来进行同一局域网节点协作以及防火墙穿透技术来保证更多的Peer节点参与到整个系统中来。此外,P2P VOD系统还在BT协议的基础上添加了文件播放控制扩展协议,除了能够保证系统中的所有Peer节点用户尽可能地同步观看影视资源;还能够兼容传统的BT协议,这样可以保证系统除了可以利用自己的网络外还可以同时利用现有的广泛运用的BT网络。

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ABSTRACT

第一章绪论

1.1 课题背景

1.1.1 流媒体技术

1.1.2 P2P网络技术

1.1.3 P2P流媒体技术

1.2 国内外研究现状及进展

1.2.1 第一代P2P系统

1.2.2 第二代P2P系统

1.2.3 P2P流媒体系统

1.3 本文的工作

第二章流媒体技术研究

2.1 概述

2.2 视频编码技术

2.2.1 MPEG-X标准

2.2.2 H.26x 标准

2.3 应用层的QOS控制

2.3.1 拥塞控制

2.3.2 差错控制

2.4 流媒体传输协议

2.4.1 RTP/RTCP

2.4.2 RTSP

2.5 本章小结

第三章 P2P技术概况

3.1 P2P概述

3.2 P2P网络的特点

3.3 P2P的应用

3.4 P2P网络体系结构

3.4.1 集中式

3.4.2 分散式非结构化

3.4.3 分散式结构化

3.5 P2P路由

3.5.1 第一代路由算法

3.5.2 第二代路由算法

3.5.3 第三代路由算法

3.6 典型P2P网络系统

3.6.1 Gnutella

3.6.2 BitTorrent

3.7 本章小结

第四章 P2P流媒体系统关键问题及分析

4.1 概述

4.2 单源传输与多源传输

4.3 媒体源定位机制

4.4 源节点选择机制

4.5 数据传送调度机制

4.6 激励机制

4.7 本章小结

第五章 P2P VOD系统设计与实现

5.1 P2P VOD系统需求

5.2 P2P VOD模型

5.3 P2P VOD系统结构

5.3.1 服务器端

5.3.2 客户端

5.3.2.1 客户端的功能模块

5.3.2.2 文件请求下载

5.3.2.3 主动连接远端节点

5.3.2.4 监听远端连接

5.3.2.5 文件块请求下载

5.3.2.6 路径查询

5.3.2.7 播放控制

5.3.2.8 停止下载

5.4 P2P VOD协议

5.5 实现关键技术

5.5.1 Tracker服务器

5.5.2 片段选择算法

5.5.3 阻塞算法

5.5.4 路由算法

5.5.5 同一局域网节点协作处理

5.5.6 防火墙穿透技术

5.6 系统测试及其结果分析

5.6.1 硬件环境

5.6.2 软件环境

5.6.3 测试流程

5.6.4 结果分析

5.7 本章小结

第六章结束语

6.1 论文的主要工作

6.2 未来工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果

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