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基于CDN和P2P的流媒体分发系统的研究和实现

作　者: 杜祖平
导　师: 唐勇；包中文
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: CDN P2P 流媒体 gossip
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 125次
引　用: 2次
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内容摘要


计算机和通信技术的飞速发展推动了网络视频服务的发展,但目前的网络视频服务在扩展性、鲁棒性、Qos等方面存在许多问题。传统的客户端/服务器模式由于受到服务器端的性能瓶颈限制,不能适应大规模的流媒体分发。IP组播技术由于复杂的协议以及依赖路由器的组播功能而难以推广。内容分发网CDN技术面临成本高昂和扩展性差的问题。P2P技术扩展性好,成本低廉,但又存在难以管理、盗版侵权、信息安全、可靠性差、吞噬网络带宽等方面的问题,使P2P技术无法进行大规模商业应用。本文提出的流媒体分发系统把CDN和P2P技术有效融合,在CDN网络基础上,建立两级P2P覆盖网络进行流数据分发。使用该模式可以在不增加成本的前提下大幅度提高CDN网络的容量,保留了CDN稳定的服务管理能力,同时充分利用了P2P的可扩展性。本文分析了流媒体分发技术国内外的研究状况,介绍了流媒体系统所涉及的流媒体、对等网、CDN方面的关键技术。研究了目前比较流行的几种P2P流媒体系统模型,分析了各种模型的优缺点,并进行了全面的比较。这些模型对基于CDN和P2P技术的流媒体分发系统的设计具有重要的借鉴意义。完成了流媒体分发系统CDNPP的整体框架设计及各个模块的设计,并对其相关的理论和技术进行了深入研究,设计实现了CDNPP系统的核心模块精简流媒体服务器。本系统采用Visual Studio 6.0作为开发工具,C++作为开发语言,WinXP为操作系统。在局域网内搭建了实验环境,对流媒体分发系统进行了测试,通过对流数据递推时间和服务质量的监测和比较,证明该分发系统取得了预期的效果。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 研究背景  9
  1.2 国内外研究的现状  9-13
    1.2.1 IP 组播  10
    1.2.2 应用层组播  10-11
    1.2.3 内容分发网络(CDN)  11-12
    1.2.4 P2P 方式  12-13
  1.3 本文研究的内容  13-14
  1.4 论文的组织结构  14-15
第二章 P2P流媒体及CDN 相关技术  15-31
  2.1 概述  15
  2.2 P2P 网络拓扑结构  15-18
    2.2.1 中心化拓扑  15-16
    2.2.2 无中心非结构化拓扑  16-17
    2.2.3 无中心结构化拓扑  17-18
    2.2.4 半分布式拓扑  18
  2.3 流媒体关键技术  18-23
    2.3.1 流媒体概述  18-19
    2.3.2 流媒体文件格式  19-20
    2.3.3 流媒体服务器对比分析  20
    2.3.4 流媒体传输协议分析  20-23
  2.4 P2P 流媒体分发的关键技术  23-26
    2.4.1 媒体查询算法  23-24
    2.4.2 节点的选择  24-25
    2.4.3 容错机制  25
    2.4.4 安全机制  25-26
  2.5 CDN 技术的研究  26-30
    2.5.1 CDN 关键技术  28-30
  2.6 本章小结  30-31
第三章 P2P 流媒体直播模型研究  31-45
  3.1 基于树状拓扑的协议及扩展  32-39
    3.1.1 基于单树的结构模型  32-36
    3.1.2 基于多树的结构模型  36-39
  3.2 基于网状的结构模型  39-40
    3.2.1 Narada 模型  39-40
  3.3 基于Gossip 的结构模型  40-42
    3.3.1 节点的加入和成员管理  41-42
    3.3.2 数据调度管理  42
    3.3.3 修复错误和选择伙伴  42
  3.4 模型性能比较  42-43
  3.5 本章小结  43-45
第四章 流媒体分发系统CDNPP 的需求分析  45-49
  4.1 CDNPP 分发系统功能需求分析  46-47
  4.2 CDNPP 系统性能设计  47-48
  4.3 本章小结  48-49
第五章 流媒体分发系统CDNPP 的设计和实现  49-69
  5.1 CDNPP 系统框架设计  49-54
    5.1.1 基于CDN 的上层P2P 覆盖网  50-51
    5.1.2 下层P2P 用户自治域  51-53
    5.1.3 数据调度策略  53-54
  5.2 系统软件体系结构设计和实现  54-68
    5.2.1 流媒体服务器软件结构  54-56
    5.2.2 路由选择服务器  56-57
    5.2.3 边缘缓存服务器  57-59
    5.2.4 用户节点软件结构  59-68
  5.3 本章小结  68-69
第六章 系统测试  69-74
  6.1 测试方案  69-70
  6.2 测试环境  70-71
  6.3 测试结果及分析  71-73
  6.4 本章小结  73-74
第七章 总结与展望  74-76
  7.1 总结  74
  7.2 展望  74-76
致谢  76-77
参考文献  77-79

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 图像通信、多媒体通信
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