CDN-P2P混合模式流媒体平台的研究和实现

CDN-P2P混合模式流媒体平台的研究和实现

论文摘要

伴随着互联网技术和宽带业务的快速发展,视频点播服务作为宽带业务之一逐步成为互联网的主流业务,电信、网通等运营商纷纷都推出了自己的流媒体点播平台,目前主营的流媒体点播系统都是基于CDN技术,CDN架构流媒体系统运营成本较高,而且灵活性和扩展性有限,极大得限制了宽带业务的飞速发展。P2P(Peer-to-Peer,即对等网络)作为新兴的技术出现,其充分利用草根资源特性,有助于分散大规模应用时流媒体服务器的压力,被广泛研究并应用于流媒体直播系统。但如何将现有P2P技术应用于传统CDN流媒体点播平台,一直未有比较深入的研究。本文研究了CDN技术和P2P相关技术研究现状,在对现状的分析基础上,结合CDN和P2P技术各自的优势,提出了一个CDN-P2P混合模式流媒体点播平台模型,首先在最上层保留CDN架构,保证数据源的稳定和安全;其次在中层CDN网络架构中以P2P方式进行内容分包分发的机制,有效地解决内容分发的问题,采用P2P(Peer-to-Peer,即对等网络)技术将内容分发的负载分摊在CDN网络的各个节点(包括中心节点和边缘节点)上,采用这种内容分发机制,中心服务器和边缘服务器都成为一个对等节点,因此边缘服务器不仅是内容分发的客户端,还是分发的服务器端,能够明显提高整个CDN网络的负载均衡能力,而且即使有新的边缘服务器加入也不会给源服务器增加太多负担,提高了系统的可扩展性;最下层为了有效缓解随机用户群给边缘服务器的压力,提出了终端P2P节点协作的分发机制,采用P2P的基本思想,充分利用流媒体用户的草根资源,在边缘服务器器所服务的范围内,保证流媒体数据分发的实时性、可靠性和稳定性。在CDN-P2P混合模式流媒体点播平台模型的基础上,设计并实现了一个CDN-P2P混合模式流媒体点播平台的原型,并对模拟环境测试的结果进行了比较和分析。最后,对研究的内容做了总结,提出了未来的研究方向。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 研究目标
  • 1.3 论文结构
  • 第2章 CDN和 P2P网络相关技术概述
  • 2.1 CDN网络技术概述
  • 2.1.1 CDN网络技术综述
  • 2.1.2 CDN网络关键技术
  • 2.1.2.1 负载均衡技术
  • 2.1.2.2 内容分发技术
  • 2.1.2.3 内容管理技术
  • 2.2 P2P网络技术概述
  • 2.2.1 P2P网络技术综述
  • 2.2.1.1 P2P的概念
  • 2.2.1.2 P2P模式与C/S模式的比较
  • 2.2.1.3 P2P的应用与研究现状
  • 2.2.2 P2P流媒体关键技术
  • 2.2.2.1 P2P覆盖网络(Overlay Network)
  • 2.2.2.2 任务分派算法
  • 2.2.2.3 容错机制
  • 2.2.2.4 激励机制
  • 2.3 CDN及P2P混合流媒体系统的研究现状
  • 2.3.1 IPTV点播业务P2P与CDN结合的研究
  • 2.3.2 自治域 CDN-P2P混合流媒体系统研究
  • 2.3.2.1 混合流媒体系统系统结构
  • 2.3.2.2 客户请求及响应过程
  • 2.3.3 CDN-P2P的安全认证模型(DPKI)
  • 2.3.3.1 (DPKI)结构框架
  • 2.3.3.2 公钥查找算法
  • 2.3.3.3 节点加入算法
  • 2.3.3.4 节点退出算法
  • 2.3.3.5 刷新算法
  • 2.3.4 DRM的P2P内容分发模型
  • 第3章 CDN-P2P混合模式流媒体平台模型
  • 3.1 上层CDN架构式分发机制
  • 3.2 中层CDN-P2P混合协作模块
  • 3.3 终端P2P节点协作分发机制
  • 第4章 CDN-P2P混合模式流媒体平台的设计与实现
  • 4.1 CDN-P2P混合模式流媒体点播平台设计
  • 4.1.1 CDN-P2P混合模式流媒体点播平台分层设计
  • 4.1.1.1 网络层INetwork接口设计
  • 4.1.1.2 网络层PRTP(私有实时传输协议)设计
  • 4.1.1.3 P2P覆盖网络的设计
  • 4.1.2 CDN-P2P混合模式流媒体点播平台功能设计
  • 4.2 CDN架构 Cache服务器骨干节点实现
  • 4.2.1 骨干节点角色分析
  • 4.2.1.1 区域内容路由引导
  • 4.2.1.2 内容分块分发
  • 4.2.2 骨干节点功能实现
  • 4.2.2.1 多级缓冲区管理
  • 4.2.2.2 文件管理层异步I/O读取
  • 4.2.2.3 Socket层响应和服务
  • 4.3 P2P内容分发客户端的实现
  • 4.3.1 P2P客户端角色分析
  • 4.3.1.1 轻量级流媒体服务器
  • 4.3.1.2 内容分包分发
  • 4.3.2 P2P客户端功能实现
  • 4.3.2.1 双缓冲区策略
  • 4.3.2.2 文件存储和替换策略
  • 第5章 系统测试
  • 5.1 测试方案
  • 5.2 测试环境
  • 5.3 测试结果
  • 5.4 结果分析
  • 第6章 总结与展望
  • 6.1 总结
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目和发表的论文
  • 相关论文文献

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