基于对等网络的家庭网关组网技术及其应用研究

论文摘要

经过30年的发展,家庭网络已经成为一个集家用电器控制系统,家庭娱乐服务系统,家庭安全管理系统三者于一体的一个集成化系统。其中,家庭娱乐流媒体业务成为目前家庭网络发展最快的一个领域。怎样更好的满足家庭客户的需要,又可兼顾到目前的网络架构和运营商的成本是一个亟待解决的重要课题,而长期以来的应用研究主要集中在了家庭内部,对于家庭之间,即家庭网关设备之间的互联、互通几乎没有研究。本文是在“华为高校基金”支持下的“基于对等网络的家庭网络网关互联技术及其标准研究”项目支持下完成的。基于对等网络的低成本,高流量,高速度等特点,本文将对等网络的技术应用到家庭网络领域,并进行了较为深入的探讨、研究和实验分析。(1)本文创新性地提出了基于对等网络的层次化家庭网关组网模型SIM(P2P Based Structural Interconnected Mode for Home Network Gate)。该模型将整个家庭小区网络进行层次划分,实现家庭网关的互联、互通。结合对等网络动态性、分布性和自组织性,以及服务器在网络管理中的作用,解决家庭网关联网、网络节点标识、网络流量控制和系统节点维护等方面的技术问题。(2)在该家庭网关组网模型的基础上,对路由机制和节点登录认证进行了研究。在路由机制方面,充分考虑到家庭网络对安全的高要求和运营商网络对管理功能的可扩展性要求,结合对等网络的非结构泛洪路由算法和转发路径记忆功能,提出了一个路由控制方法实现了资源的高速查找和安全传输。在节点认证方面,提出了随机矩阵生成密钥的实时认证与计费方法。(3)编程实现了基于Gnutella协议的对等网络家庭网关组网模型原型系统。具体内容包括:实现了三层网络模型服务器层,连接层和底层的初始化运行和路由机制;在该家庭网关组网系统上采用Windows Media SDK实现了流媒体文件视频点播功能。对整个系统进行测试运行,结果表明该系统具有可行性、实用性、稳定性,以及结构简单、成本低等特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 项目背景
• 1.2 项目研究目的及解决的问题
• 1.3 论文章节安排
• 1.4 小结
• 第二章 家庭网络研究现状
• 2.1 家庭网络概述
• 2.1.1 家庭网络基本组成和功能
• 2.1.2 家庭网关
• 2.2 家庭网络标准
• 2.2.1 国内标准
• 2.2.2 国际标准
• 2.3 家庭网络相关技术
• 2.3.1 组网技术
• 2.3.2 通信技术
• 2.3.3 安全技术
• 2.3.4 应用模型技术
• 2.4 小结
• 第三章 基于对等网络的家庭网关组网技术研究
• 3.1 对等网络简介
• 3.2 基于对等网络的家庭网关组网模型SIM 概述
• 3.2.1 基于对等网络的家庭网关的特点
• 3.2.2 相关术语
• 3.3 家庭网关的组网系统模型
• 3.3.1 团体划分
• 3.4 基于对等网络的家庭网关组网模型中的路由技术
• 3.4.1 团体之间路由技术
• 3.4.2 团体内路由技术
• 3.4.3 路由更新技术
• 3.4.4 路由维护技术
• 3.5 基于对等网络的家庭网关组网模型中的安全认证机制
• 3.5.1 认证层次
• 3.5.2 认证初始化
• 3.5.3 管理服务器对家庭网关的身份认证
• 3.5.4 家庭网关认证
• 3.6 小结
• 第四章 基于SIM 的流媒体应用原型系统设计
• 4.1 引言
• 4.2 基于SIM 的流媒体点播系统的设计原理
• 4.3 基于SIM 的流媒体点播系统的需求描述
• 4.4 基于SIM 的流媒体点播系统设计
• 4.4.1 服务器功能模块设计
• 4.4.2 家庭网关功能模块设计
• 4.4.3 家庭设备功能模块设计
• 4.4.4 类图设计
• 4.5 小结
• 第五章 基于SIM 的流媒体应用原型系统实现和测试
• 5.1 基于SIM 的流媒体点播系统实现
• 5.1.1 基于SIM 的流媒体点播系统初始化实现
• 5.1.2 基于SIM 的流媒体点播系统路由查找实现
• 5.1.3 基于SIM 的流媒体点播系统点播实现
• 5.2 基于SIM 的流媒体点播系统解决的一些问题
• 5.2.1 基于SIM 的流媒体点播系统重定向机制
• 5.2.2 基于SIM 的流媒体点播系统数据传输组织管理
• 5.2.3 基于SIM 的流媒体点播系统流媒体播放索引管理
• 5.3 基于SIM 的流媒体应用原型系统测试设计
• 5.4 基于SIM 的流媒体应用原型系统测试结果分析
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 6.1 工作总结
• 6.2 以后的工作方向
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果