基于对等网络的流媒体直播系统中低延迟拓扑结构研究

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1、华中科技大学硕士学位论文基于对等网络的流媒体直播系统中低延迟拓扑结构研究姓名：袁泉申请学位级别：硕士专业：计算机软件与理论指导教师：庞丽萍20060430华中科技大学硕士学位论文摘要作为一种新兴技术，对等网络(Peer-to-Peer，即P2P)技术近年来飞速发展，已经越来越多的应用于各种服务中。其中，基于对等网络的流媒体直播服务是时下应用需求发展最为迅速的一项研究，该类系统利用P2P网络所具有的大规模，高动态性，高可用性等特点，有效地克服了传统C/S模型的扩展性不足，成本高等缺点。基于对等网络的流媒体直播系统的低延迟拓扑结构

2、研究主要是对当前P2P流媒体直播系统的拓扑结构进行研究，在分析国内外相关系统的基础上，针对P2P流媒体直播系统的两种主要拓扑结构－树型和网型结构，分别制定相应的具有低延迟特征的拓扑构建协议。针对树型拓扑结构，研制出一种基于邻近原则的用于视频流直播服务的应用层多播协议。协议通过使用每个节点预生成的网络坐标信息，按照邻近原则调度的方法，构建一棵低延迟、低连接压力的层次化单源多播树，同时协议解决了真实网络中的部分服务能力限制问题，如带宽和网络连接的限制，扩大了系统的可扩展性和可用性，适合于大规模用户群的流媒体直播服务。协议中重点阐述

3、了多播树的构建和维护规则，并用试验分析和证明了协议的优越性。针对网型拓扑结构，采用一种邻近优化的Gossip协议使系统中的节点自组织为一个低延迟的数据传输网。同时利用三层成员管理机制，通过三次筛选调度，使得P2P网络中的每个节点从网络中局部最优服务节点处下载媒体数据，从而提高直播服务质量。另外，邻近策略和代理机制的采用，使得本协议可以以较小的代价完成NAT穿越，增强了系统的可用性和可扩展性。试验数据验证了协议算法的正确性和优越性。关键词：对等网络，多播树，邻近敏感，网状拓扑结构，NAT穿越I华中科技大学硕士学位论文Abstra

4、ctInlastfewyears,duetosignificantprogressmadeonPeer-to-Peernetwork,P2Ptechnologyhasbeenappliedinmanykindsofservice,suchasmultimediaservicebasedonstreaminglivemedia.Asoneofthemostattractiveresearchfield,P2Plivestreamingisefficientondistributionoflivestreamsinareal-ti

5、memanneroveralargepopulationofspectatorswithgoodQoSandlowcost,comparedwithtraditionalC/Smodel.BasedontheresearchonrecentP2Plivestreamingsystems,whichcanbedividedintermsoftopologyintotwokinds:Tree-basedandMeshbased,weproposealow-latencymulticastprotocolforeachkindres

6、pectively.ForTree-basedsystems,weproposeanapplicationlevelmulticastprotocolforefficientlybroadcastinglivemediastreamstolarge-scaleusers.Themainideaofthisprotocolisthatendhostsareself-organizedintoalocality-awareoverlaymulticasttreebasedontheirnetworkpositioncoordina

7、tes.Itmakesthattheoverlaymulticasttreehasagoodmatchtotheunderlyingphysicalnetworksuchthatthelinkstressandtheend-to-enddelaycanbeeffectivelyreduced,aswellashandlessomereal-lifenetworkconstraintssuchaslimitedbandwidthandconnectivityconstraintatthesametime.Inthispaper,

8、therulesforconstructingandmanagingmulticasttreearedescribedindetail.Additionally,anexperimentalstudyisusedtoverifytheadvantagesoftheprotoc