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基于P2P的VoD系统的研究与实现

作　者: 荣忠绪
导　师: 向辉
学　校: 山东大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 对等网络 BitTorrent 视频点播服务质量片段选择算法
分类号: TN948.64
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 100次
引　用: 2次
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内容摘要

近年来,随着宽带网络、大规模存储以及高性能工作站等技术的突飞猛进,互联网上传输的信息已不再只是简单的文本和图像,各式各样的多媒体信息服务从经济上和技术上成为可能。VoD (Video on Demand)即视频点播开始盛行起来。在互联网上提供大规模的VoD服务是一项极具挑战性的工作。传统的VoD是基于C/S (Client/Server)集中式网络模式的,面临网络带宽受限、视频服务器负担过重、支持的用户数目有限以及节目播放效果较差等多方面的问题。服务器的性能成为了限制整个系统服务能力的瓶颈。近几年来P2P文件共享系统的盛行,为我们提供了一个新的思路。P2P技术打破了传统的C／S模式,在网络中的每个节点的地位是对等的。每个节点既充当服务器的角色,为其它节点提供服务,同时也可以享用其它节点提供的服务,很好地解决了C／S模式中的服务器网络带宽瓶颈问题。而BitTorrent协议是一种被广泛应用的P2P文件共享协议,近几年在世界上广泛流行,它的可靠性和高效性都得到了充分的检验。本文提出并实现了一个基于P2P的VoD系统PPVoD,它将流行的BitTorrent P2P文件传输技术和一个传统的视频服务器结合在一起,通过P2P网络节点之间数据的共享来降低服务器负载压力和提高客户端的数据获取速度。BitTorrent协议是用来进行文件共享的协议,在很多方面并不适合VoD系统。针对其分发视频数据的低效性,PPVoD系统对BitTorrent协议做了多方面的优化和改进,加入了特殊的视频服务器节点来增强服务质量,提出了随机选择和顺序选择相结合的混合片段选择策略来确保数据获取的高效性及视频播放的流畅度,并拓展了数据缓冲区的管理提出了以最多替换算法为核心的客户端缓存管理机制,同时将BitTorrent中的Tit-for-Tat下载激励机制成功的应用于VoD环境来提高系统效率本文在NS2平台下,针对视频的播放流畅度、服务器依赖度等主要性能指标对PPVoD进行了仿真实验。具体地试验并讨论了不同的片段选择算法、缓存机制以及用户行为等对系统性能的影响。由实验结果分析得出,基于改进的BitTorrent协议设计的PPVoD是可靠的、高效的,相较传统的VoD系统,BitTorrent协议的加入和算法的改进极大的降低了节点对服务器的依赖程度,用户的QoS满足率也明显提高。本文提出的架构设计以及实现和实验方案为P2P视频点播系统性能优化的研究提供了有价值的参考方案和实验数据。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
第一章绪论  12-18
  1.1 课题的研究背景和意义  12-14
  1.2 相关研究现状  14-16
  1.3 本文主要研究内容  16-17
  1.4 本文的组织结构  17-18
第二章相关技术基础  18-29
  2.1 VoD(Video on Demand)技术  18-20
  2.2 P2P技术基础  20-24
    2.2.1 P2P网络基本概念  20-22
    2.2.2 P2P网络体系结构  22-24
  2.3 BitTorrent简介  24-29
    2.3.1 BitTorrent中相关概念  25
    2.3.2 BitTorrent原理简述  25-26
    2.3.3 BitTorrent核心机制  26-29
第三章基P2P的VoD系统的原理与设计  29-35
  3.1 BitTorrent协议扩展为P2P视频点播系统的可行性  29-30
  3.2 PPVoD的系统设计  30-32
  3.3 系统的总体框架和交互流程  32-35
第四章系统关键技术研究  35-42
  4.1 客户端缓存管理机制  35
  4.2 激励机制  35-36
  4.3 StreamOb模块  36-37
  4.4 片段选择算法  37-42
    4.4.1 顺序选择策略  38-39
    4.4.2 随机选择策略  39-41
    4.4.3 混合下载策略  41-42
第五章系统实现  42-46
  5.1 开发环境和工具  42-43
  5.2 服务端实现  43-44
  5.3 客户端实现  44-46
第六章实验分析  46-53
  6.1 NS2简介  46-47
  6.2 仿真网络设定  47-48
  6.3 性能评估参数  48
  6.4 仿真实验与结果分析  48-52
    6.4.1 片段选择策略对系统性能的影响  48-49
    6.4.2 缓存大小对系统性能的影响  49-50
    6.4.3 用户行为对系统性能的影响  50-52
  6.5 本章小结  52-53
第七章总结和展望  53-54
参考文献  54-58
致谢  58-59
攻读学位期间参加的项目  59-60
学位论文评阅及答辩情况表  60

基于P2P的VoD系统的研究与实现

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