基于p2p的流媒体技术研究(1)

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1、基于P2P的流媒体技术研究(1)摘要传统的流媒体播放方式基于C/S集中式网络模式，对于高带宽、实时性和突发流量这三大困难很难找到行之有效的解决方案。而P2P技术采用分布式网络模式，很好的解决了网络带宽瓶颈等问题。本文提出了一种新的基于P2P技术的流媒体系统架构应用模型，该应用模型融合了P2P技术和C/S技术的优点，可以在网络带宽效率、延时和可靠性三者之间做出更好的权衡。并分析了系统设计中的一些关键技术。关键词P2P；流媒体；分层多描述编码；异构性1引言随着Inter的迅猛发展和普及，流媒体技术广泛应用于在线直播、视频点播、远程

2、教育、视频会议、数字图书馆等领域。但流媒体的传输对带宽、延迟和包的丢失率等服务质量QoS(QualityofService)都有十分严格的要求，然而随着用户人数的增多，传统的集中式管理使中央服务器负载过重，使得这些服务质量得不到保障。而对等网络(Peer-to-Peer，P2P)系统具有负载均衡、自适应、自组织和容错力强等优点，因此很多研究者开始将对等网络运用到流媒体的传输中来[1]。本文在参考近年来国内外的相关研究成果的基础上，提出了一个新的基于P2P的流媒体系统架构模型—P2PStreaming，该模型融合了P2P技术和C

3、/S技术的优点，可以在网络带宽效率、延时和可靠性三者之间做出更好的权衡。2基于P2P的流媒体系统2.1P2PStreaming系统结构如图1所示，本系统采用混合式P2P网络结构，即采用融合C/S模式特点和P2P模式特点的模型，一方面易于实现，可靠性和扩展性高；另一方面，我们可以看出通过把节点管理的功能独立到服务器的管理模块，节点与节点之间交换的数据越多，服务器的负担相对越轻，如果当节点和节点之间交换的数据为零，那么该结构将退化为一个普通的C/S结构，也就是说，即便在最差的情况下系统性能也等同于C/S模式的性能[2]。在系统中，

4、我们采用了基于目录服务的P2P模型，由目录服务器管理整个“内容传输链”，为新加入的客户提供最合适的媒体源，来最大限度地保证整个系统的服务质量，这一点是自组织的、结构比较松散的网络模型很难做到的[3]。图1所示整个系统是由3部分组成：源节点、目录服务器和Peer，图中连线的粗细表示了网络流量的大小，从图中可以看出Peer和目录服务器之间的通信流量只占了整个系统流量的一小部分。主要的通信流量是集中在Peer之间和Peer和源节点之间。系统每个部分的主要功能为：图1P2Pstreaming系统结构图1)源节点：负责提供原始流媒体数据

5、源，并对数据进行分层MDC。源节点逻辑上是与其他节点相同的，只是它是纯粹的资源贡献者，不必下载数据。为了减轻源节点的负担，将源节点的优先级设置为最低，除了最初必须由源节点提供数据外，节点在获取数据时，优先从其它节点获取，除非该节点负荷超出了设置值。2)Peer：下载所需数据，并进行分层MDC解码观看，同时将自己的数据资源共享给系统中的其他节点。3)目录服务器：主要负责收集、统计、更新节点信息，并且对节点进行管理；目录服务器是节点的协调者，它存储网络中所有节点的信息列表，使得节点可以迅速地找到其他连接节点，但是它不能处理与媒体流

6、相关的任何数据，只是为发现节点而存在。2.2基于分层思想的P2P流媒体系统设计在P2P网络中，客户节点不仅只有客户端的功能，也需要具备部分服务器的功能。为了把复杂的问题简化，并且利于以后系统的升级，我们对P2P流媒体系统采用分层的设计方法，如图2所示，从图中可以看出每个客户节点都具有双重的身份，一个是位于现实Inter中，一个是位于虚拟的P2P网络中，P2P网络是把Inter上有共同兴趣的节点归类在一起的一个虚拟的点对点的网络。图2P2P流媒体分层结构从图2看出，整个系统包括了5层，最底层是Inter，它保证数据包的接收和传送

7、，网络探测层可以获取网络状况的信息，包括带宽和时延的估计，防火墙检测等。P2P层实现与其它客户联系或者信息交换。编/解码层进行分层MDC编/解码，系统利用分层MDC增加数据传输冗余，解决网络异构性的问题[4]。3系统中关键部分的实现技术3.1目录服务器的实现3.1.1目录服务器通信的实现本系统中，节点对服务器的访问通过http协议进行，节点加入P2P网络时，先通过HTTP访问服务器，一般的系统中表现为访问WEB页；接着由节点管理模块将每个加入节点的要求都被逻辑上转化为一个CHTTP请求对象，该请求发送给服务器内的数据库，数据库

8、分配给该请求一个相应的URL值，同时数据库对请求进行解析，产生一个CHTTP应答，将该应答返回给节点管理模块，由它发送给请求节点[5]。3.1.2节点的加入和注销节点登录时通过调用该目录服务器上的登入页面声明它的IP地址和共享资源。服务器的管理模块把节点的IP地址及共享资源信