基于P2P流媒体教学系统—服务器端的分析与实现

论文摘要

P2P流媒体技术是近年流行的网络多媒体传播技术。流媒体以其边播放边下载的特点,大大减小了等待时延,同时也降低了对系统缓存的需求量。随着Internet的普及和web访问的日益频繁,出现了视频点播VOD (Video On Demand)和实时流媒体传输服务。但这两种服务很多仍然以传统的客户端/服务器(C/S)体系结构为基础,这种体系结构下,所有用户的流媒体服务完全只由服务器提供,但随着用户的逐步增加,服务器的负载和压力也将急剧增加。在解决实时流媒体传输的问题上,许多研究者提出了IP组播技术,这个技术利用“一路发送,多路共享”的思想来减少数据包在网络中(IP层)的传输,从而减少网络带宽的耗用。但因为是基于IP层的组播,所以该技术必须要得到底层路由器的支持。可是基于简单原则和分层体系结构的要求,现实中很多路由器仍然不支持IP组播,因为这会增加路由器用于保存分组信息导致的额外性能开销,从而影响报文转发这个主流业务。为了解决该问题,出现了基于P2P技术的实时流媒体。它利用P2P系统的高容量、易扩展、廉价以及自组织等特点再与流媒体技术有机结合,从而得到了广泛应用,比如当前主流的QQLive,PPLive,UUSEE等。通过这种技术,可以大大缓解中心服务器的压力,并具有良好的服务和扩展能力。但是和普通的P2P应用不同,在流媒体技术中,实时性占据着很重要的地位,所以P2P流媒体技术需要更好地分割、快速重传丢失的资源来满足实时性的要求。本文描述的P2P实时流媒体系统由P2P实时流媒体服务器、TCP代理和P2P客户端构成。本文主要对P2P实时流媒体服务器的设计、实现和系统测试做较为全面的阐述。该服务器既是数据源又是资源索引服务器,它着重从资源管理的角度实现了流媒体数据的保存、分配和发送,并借鉴流媒体技术中的应用层组播模型以及NAT穿透模型来提供P2P的传输支持。同时,作为原始数据源,该服务器在多通道服务以及C/S和P2P混合传输的问题上也进行了有益的探索。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 P2P 未来发展趋势
• 1.4 课题研究内容及目标
• 1.5 论文结构
• 第二章 P2P 流媒体教学系统的相关技术介绍
• 2.1 C++ 介绍
• 2.2 P2P 技术介绍
• 2.2.1 P2P 的定义
• 2.2.2 P2P 发展史
• 2.3 P2P 网络拓扑结构
• 2.3.1 集中式结构（Napster）
• 2.3.2 分布式结构（Gnutella）
• 2.3.3 混合式结构（Kazaa）
• 2.3.4 结构化结构
• 2.3.5 各种结构模型的性能比较
• 2.4 UDP 网关穿透技术介绍
• 2.5 常见流媒体技术
• 2.5.1 MICROSOFT WINDOWS MEDIA TECHNOLOGY
• 2.5.2 RealNetworks Real System
• 2.5.3 Applie Quick Time
• 2.5.4 流媒体技术比较
• 2.6 流媒体发布平台
• 2.7 本章小结
• 第三章 基于P2P 流媒体教学系统——服务器端需求分析
• 3.1 现代教学系统的基本特点
• 3.1.1 从教学规模看
• 3.1.2 从教学内容看
• 3.1.3 从教学手段看
• 3.1.4 从教学规律看
• 3.2 现代英语教学模式的优势
• 3.3 P2P 流媒体教学系统目标
• 3.4 系统总体需求
• 3.4.1 防火墙配置需求
• 3.4.2 系统总体需求
• 3.4.3 直播带宽需求
• 3.4.4 系统服务器配置需求
• 3.4.5 系统性能需求
• 3.4.6 功能需求
• 3.5 系统功能分析
• 3.5.1 P2P 流媒体教学内容管理子系统功能分析
• 3.5.2 P2P 流媒体制做及传输系统功能分析
• 3.5.3 P2P 流媒体发布功能分析
• 3.5.4 内容安全（DRM）数字版权保护功能分析
• 3.6 系统构建原则分析
• 3.7 教学内容管理子系统分析
• 3.7.1 用例分析
• 3.7.2 时序分析
• 3.7.3 类图分析
• 3.8 本章小结
• 第四章 基于P2P 流媒体教学系统——服务器端的系统设计
• 4.1 P2P 流媒体教学系统应用架构设计
• 4.2 P2P 流媒体教学系统网络架构设计
• 4.2.1 流媒体视频点播系统服务器网络架设
• 4.2.2 负载均衡系统服务器网络架设
• 4.2.3 缓存服务器网络架设
• 4.3 P2P 流媒体教学系统架构设计
• 4.3.1 P2P 流媒体教学系统架构设计
• 4.3.2 P2P 流媒体教学系统分层架构设计
• 4.4 P2P 流媒体教学系统业务设计
• 4.5 P2P 流媒体教学系统功能设计
• 4.5.1 流媒体制作与传输功能的设计
• 4.5.2 服务器管理功能的设计
• 4.5.3 视频内容采集及编码功能的设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 基于P2P 流媒体教学系统——服务器端的系统实现
• 5.1 P2P 服务器控制中心
• 5.2 日志管理子系统
• 5.3 网络传输子系统
• 5.4 NAT 穿透子系统
• 5.4.1 与TCP 代理的UDP 穿透
• 5.4.2 与客户端节点的UDP 穿透
• 5.5 资源管理子系统
• 5.6 数据表管理子系统
• 5.7 策略管理子系统
• 5.8 教学内容管理子系统
• 5.9 系统测试
• 5.9.1 NAT 穿透测试
• 5.9.2 数据源多通道测试
• 5.9.3 数据源压缩测试
• 5.9.4 网络传输测试
• 5.9.5 实时性测试
• 5.9.6 测试小结
• 5.10 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文的主要工作
• 6.2 未来工作的展望
• 6.3 本章小结
• 致谢
• 参考文献