文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
基于P2P的实时流媒体系统的研究和设计
姓名:杨超
申请学位级别:硕士
专业:计算机软件与理论
指导教师:申瑞民
20060101
基于 P2P 的实时流媒体系统的研究和设计
基于 P2P 的实时流媒体系统的研究和设计
摘要
随着计算机网络技术和图像处理技术的飞速发展,流媒体系统
也越来越普及。这类系统中最主要的问题之一就是多媒体内容的传
输,这里的多媒体内容主要包括屏幕数据、视频和音频等等。目前
的流媒体系统大多采用 C/S 或 B/S 架构,这类架构比较简单、高效,
在用户数量不是很多时,可以很好地满足要求,但是当用户数量不
断增大时,由于带宽和处理能力的限制,服务器很容易成为瓶颈,
从而影响到系统的可扩展性和服务质量。服务器的瓶颈问题和服务
质量问题一直都是流媒体系统中非常有挑战性的问题。
P2P 是英文 Peer-to-Peer 的缩写,称为对等网络或者点对点技
术。P2P 是一种网络模型,在这种网络中所有的节点是对等的(称
为对等点),各节点具有相同的责任与能力(同时担当客户端和服
务器)并协同完成任务。在 Bittorrent 等基于 P2P 的文件共享软件
大规模的应用成功之后, P2P 引起了人们的高度重视。它可以很好
地解决服务器瓶颈的问题,而且下载速度也有保证。但目前的 P2P
软件大多是用于文件共享的,如 Bittorrent、eMule 等,应用于流媒
体领域的 P2P 很少,而且大多数处于理论研究阶段,实际应用的比
较少。CoolStreaming 是一款投入到实际应用的流媒体系统,去年春
节晚会使用的网上直播系统用的就是 CoolStreaming,使用人数超
过 8000,而且视频效果非常流畅,可见 P2P 对于流媒体领域有着
I
基于 P2P 的实时流媒体系统的研究和设计
极大的吸引力。
基于上述背景,我们通过对当前一些 P2P 架构以及实用的 P2P
系统进行研究和分析,设计出一个新颖的适用于实时流媒体领域的
分层式 P2P 架构。在这个分层架构中,上层的结构是一个 Chord 环,
我们对 Chord 协议做了一些修改,并结合缓存策略设计出可应用于
流媒体内容分发的协议—StreamingChord,处理能力高的超级节点
被放置在这一层。下层的结构是 Arrangement Graph(AG),AG 是
数学中提出的一种图形结构,其结构有很好的对称性和鲁棒性,我
们可以从 AG 中得到多个独立的多播树,这非常适合流媒体多播的
应用,普通节点被组织在这一层。接着我们使用 PeerSim 模拟器对
协议进行模拟和实验,虽然模拟的结果显示了很多问题,但是仍然
证明了我们架构具有良好的鲁棒性、可扩展性、Locality-Aware 以
及新节点的快速加入等特性。最后,我们提出了实用系统的设计方
案,对模块、功能部件作了详细地描述。
关键词:P2P,流媒体,Chord,Arrangement Graph
II
基于 P2P 的实时流媒体系统的研究和设计
RESEARCH & DESIGN OF REAL-TIME
STREAMING SYSTEM BASED ON P2P
ABSTRACT
With the rapid development work technology and
image processing technology, streaming systems e more and more
popular. One of the most important issues in this field is the delivery of
multimedia content, which includes screen data, video data, audio data
etc. Currently, C/S and B/S are the most used architecture, which are
very simple and effective. And it works well when there are not too
many users. But as the number of user increases, the server will e
the bottle-neck because of the limit of bandwidth and processing
capacity. It will affect Scalibility of system and