基于BitTorrent的P2P流媒体点播系统的设计与实现

论文摘要

伴随着互联网的飞速发展,人们对信息形式的需求不断的丰富化、多样化。而能够为客户提供高质量图像、声音等娱乐休闲服务的流媒体点播系统,以其客户可以根据需求自由选择播放内容并控制播放进度的优势,在宽带网上迅速的发展起来。传统的流媒体点播系统采用的是C/S模式,在这种模式下,带宽资源和服务器处理能力存在瓶颈,严重制约了行业和产业的发展,造成海量媒体拥有优质的内容资源却无力支付高昂发布费用的状况。为此,提出了P2P的策略,充分利用网络中节点的计算能力和带宽,使节点在接受服务的同时也向其它节点提供服务,最大限度的降低流媒体服务器的负载压力。与此同时,P2P网络采用节点自组织的方式运行,有利于实现节点的随机加入和退出,在系统的容错性和扩展性方面都具有很大的优势。BitTorrent是一种内容分发协议,在P2P资源共享领域具有举足轻重的地位,但其设计初衷是提供大容量文件分发,并不满足流媒体的实时性要求。因此,以BitTorrent协议为基础构建高流畅度的P2P流媒体点播系统,是P2P领域研究的一个热点问题。本文首先分析了国内外P2P流媒体技术及其应用领域的研究进展,特别是基于P2P流媒体点播业务的现状和未来的发展趋势,然后对BitTorrent文件系统协议进行了深入研究。在此基础上,结合优先级策略,对BitTorrent的算法策略进行改进,提出了节点选择算法和数据传输调度算法,使其能够应用于点播系统中,并以该算法为核心设计并实现了一个P2P流媒体点播原型系统。该系统包括数据采集端、源服务器、索引服务器和客户端节点四个部分。实验测试结果表明,系统有效的均衡了数据的分发,提高了节点的带宽资源利用率,能够满足用户对流媒体点播业务的应用需求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容和意义
• 1.4 论文结构
• 第2章 相关技术与协议
• 2.1 P2P技术
• 2.1.1 P2P的概念
• 2.1.2 P2P的网络模型
• 2.1.3 P2P技术的应用
• 2.2 流媒体技术
• 2.2.1 流媒体的概念
• 2.2.2 流媒体的技术原理
• 2.2.3 流媒体的格式和传输协议
• 2.2.4 流媒体的播放方式
• 2.3 BitTorrent协议
• 2.3.1 BitTorrent的原理
• 2.3.2 BitTorrent的关键算法
• 2.4 本章小结
• 第3章 P2P-VoD算法设计与实现
• 3.1 算法概述
• 3.2 节点选择算法
• 3.2.1 基本思想
• 3.2.2 流程逻辑
• 3.2.3 性能分析
• 3.3 数据传输调度算法
• 3.3.1 基本思想
• 3.3.2 流程逻辑
• 3.3.3 性能分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 系统设计与实现
• 4.1 开发环境
• 4.2 系统总体设计
• 4.2.1 设计目标及需求
• 4.2.2 体系结构设计
• 4.2.3 技术路线
• 4.2.4 协议设计
• 4.3 数据采集端的设计与实现
• 4.3.1 模块的组成及层次结构关系
• 4.3.2 类的设计与实现
• 4.3.3 流程逻辑
• 4.3.4 数据打包流程设计
• 4.4 源服务器的设计与实现
• 4.4.1 模块的组成及层次结构关系
• 4.4.2 类的设计与实现
• 4.4.3 流程逻辑
• 4.4.4 缓存设计
• 4.5 索引服务器的设计与实现
• 4.5.1 模块的组成及层次结构关系
• 4.5.2 类的设计与实现
• 4.5.3 流程逻辑
• 4.6 客户端节点的设计与实现
• 4.6.1 模块的组成及层次结构关系
• 4.6.2 类的设计与实现
• 4.6.3 流程逻辑
• 4.6.4 缓存设计
• 4.7 本章小结
• 第5章 系统测试与评估
• 5.1 测试目标
• 5.2 测试环境
• 5.3 测试过程
• 5.3.1 数据采集端的功能测试
• 5.3.2 源服务器的功能测试
• 5.3.3 索引服务器的功能测试
• 5.3.4 客户端节点的功能测试
• 5.3.5 P2P-VoD算法的效果测试与性能评估
• 5.4 测试结论
• 5.5 本章小结
• 第6章 结束语
• 6.1 课题总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢