P2P流媒体系统最大数据传输速率研究_吴国福
P2P流媒体的数据调度算法作者姓名
P2P流媒体的数据调度算法作者姓名摘要:数据驱动型覆盖网络中的数据调度算法是影响p2p流媒体系统性能的重要因素，为了解决当前算法未能有效利用数据块和节点的特性导致流媒体服务质量差的问题，提出了一种基于数据块优先级和节点能力度的数据调度算法。
该算法能够根据数据块的稀缺性、紧迫性得到块的优先级大小，根据节点的上行带宽、在线时间、相对距离得到节点能力度的大小，使优先级高的数据块和能力度大的节点优先被请求，减少了数据块的播放等待时间。
在opnet网络仿真实验表明该算法能够有效降低流媒体播放系统的启动延时和服务器的负载。
关键词:对等网络；流媒体；数据调度；启动延迟；服务器负载中图分类号:tp393文献标志码:adata scheduling algorithm of p2p streaming mediaguo yuan.wei, xu xue.mei*, zhang jian.yang, huang zheng.yu, ni lanschool of physics science and technology, central south university, changsha hunan 410083， chinaabstract:the data scheduling algorithm in data-driven overlay network is identified as one of the most influential factors affecting system performance of p2p streaming media.considering the fact that the current algorithm fails to make use of the data blocks and nodes efficiently, which leads to low-quality streaming media services, a novel method for data scheduling algorithm was proposed in this study based on both priority of data blocks and capacity of nodes. this algorithm could get priority value according to the scarcity and urgency of blocks. it also could get the capacity of the nodes according to uplink-bandwidths, time-online and relative distance of the nodes. with the utilization of this algorithm, higher priority blocks and higher capacity nodes were requested, and the waiting time to play was decreased. network simulating experiments in the opnet indicate that the algorithm can efficiently reduce start-up delay of streaming media playing system and the server load.the data scheduling algorithm in data.driven overlay network is identified as one of the most influential factors affecting system performance of p2p streaming media. considering the fact that the current algorithm fails to make use of the data blocks and nodes efficiently, which leads to low.quality streaming media services, a new method for data scheduling algorithm was proposed in this study based on bothpriority of data blocks and capacity of nodes. this algorithm could get priority value according to the scarcity and urgency of blocks. it also could get the capacity of the nodes according to uplink.bandwidths, time.online and relative distance of the nodes. with the utilization of this algorithm, higher priority blocks and higher capacity nodes were requested, and the waiting time to play was decreased. the simulations in the opnet network indicate that the algorithm can efficiently reduce start.up delay of streaming media playing system and the server load.key words:peer.to.peer (p2p); streaming media; data scheduling; start.up delay; server load0引言基于数据驱动型覆盖网络（data.driven overlay network，don）的p2p流媒体［1］技术的广泛使用，使p2p流媒体技术成为当前研究的热点，各种应用如bt［2］、thunder、pplive、ppstream等都拥有广大的用户。
基于P2P技术的流媒体直播系统的研究与实现
基于P2P技术的流媒体直播系统的研究与实现许统德（广东农工商职业技术学院，广东广州 511365）摘要本文介绍了P2P技术和流媒体的技术框架，并对它们进行研究和分析，并在此基础上设计和实现了一个高质量的流媒体直播系统。
关键词P2P；流媒体；系统设计；系统实现1 引言近几年来，随着网络技术和流媒体技术的发展，远程教学管理、视频聊天室、IPTV、视频会议等流媒体系统正在兴起或被广泛应用。
然而，在当前的Internet上传输媒体并没有任何服务质量（QoS）的保证，并且实时媒体的传输有带宽，时延和丢包等问题的出现。
另外，网络和终端的异构性使得带宽效率和服务的适应能力也有所下降。
但是，随着P2P技术越来越被广泛研究和运用，这些问题都得到了解决。
并且，P2P已经在分布式计算、网络游戏、文件共享、深度搜索、协同工作方面得到了广泛的应用[1]。
因此，利用P2P技术进行实时的分发传输，便能充分利用客户端闲置的CPU、存储器、网络带宽等资源，减轻服务器和网络带宽负担，构建出一个成本低、扩展性好、并有一定QoS保证的流媒体直播系统。
2 P2P技术P2P（peer to peer）即对等计算或对等网络，通常简称为P2P，可以简单地定义成通过直接交换，共享计算机资源和服务[2]。
P2P技术从根本上颠覆了C/S（Client/Server）这一传统模式。
新的模式模糊了服务提供者与使用者的界限，甚至不再有传统意义上的服务器，服务提供者的作用大为减弱。
P2P具有的自组织、容错性好、可扩展性强等优点使其在文件共享，流媒体技术，即时通讯等方面广泛应用[3]。
P2P网络按照集中化程度可以分为纯P2P和混合P2P两类：纯P2P网络完全没有中央服务器，通过基于P2P的客户端软件搜索网络中存在的对等节点，每个节点都是完全平等的，节点之间可直接建立连接，如Gmitella。
混合P2P网络设有中央服务器，它主要作为索引服务器。
与C/S模式中的服务器不同，P2P网络中的索引服务器只记录内容的索引和节点的必要信息，辅助节点之间建立连接，而内容本身存储在节点中，内容的传送只在节点之间进行，不通过服务器。
基于P2P技术的流媒体应用探讨
收 稿 日期 ： ２ ０ １ 源自 — １ ２ — ０ １ 作者 简介 ： 刘延 卿（ １ ９ ８ ３ 一） ， 男， 山 东茌平人 ， 工程师 ， 硕士研 究生， 研 究方向为时序信 号分析 。
本栏目责任编辑： 唐一东 多媒体技术及其应用 … １ ５ １
Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｋ ｎ ｏ ｗ ｌ ｅ ｄ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ 电脑知识与技术
Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｋ ｎ ｏ ｗ ｌ ｅ ｄ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ电脑知识与技术
Ｖｏ １ ． １ ０ ， Ｎｏ ． １ ， Ｊ ａ ｎ ｕ ａ ｒ ｙ ２ ０１ ４
基于 Ｐ ２ Ｐ技术的流媒体应 用探讨
刘 延 卿
（ 大连交通大学 ， 辽宁 大连 １ １ ６ ０ ２ ８ ）
摘要： 基 于Ｐ ２ Ｐ 技 术的流媒体 应用是一种先进技 术 ， 和普 通的网络技 术相 比， 其 能在 一定程度上使人们 对高质量流媒 体服 务 的需求得 到有效满足 ， 且还对传统 网络 电视 中对服 务器以及 用户带宽负载的高要 求作 了有效解决 ， 为了进一 步促进 Ｐ ２ Ｐ
流媒 体 技 术 的应 用与 发 展 ， 该 文 主要 就 基 于 Ｐ ２ Ｐ 技 术 的 流媒 体 的应 用展 开相 关论 述 。 关键词 ： Ｐ ２ Ｐ ； 流媒体 ； 应用 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ９ － ３ ０ ４ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ １ ５ １ — ０ ２
Ｉ ＳＳ Ｎ １ ０ ０ ９ －３ ０ ４ ４
Ｅ— ｍａ ｉ ｌ ： ｅ ｄ ｕ ｆ ＠ｄ ｎ ｚ ｓ ． ｎ ｅ ｔ ． ｃ ｎ ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｗｗ ｗ． ｄ ｎ ｚ ｓ ． ｎ ｅ ｔ ． ｃ ｎ Ｔ ｅ ｌ ： ＋ ８ ６ — ５ ５ １ — ６ ５ ６ ９ ０ ９ ６ ３ ６ ５ ６ ９ ０ ９ ６ ４
基于P2P网络的视频流媒体传输技术研究
基于P2P网络的视频流媒体传输技术研究近年来，随着互联网的飞速发展，视频流媒体已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。
在互联网上观看视频已经成为了人们休闲娱乐的主要方式之一。
然而，传统的视频流媒体传输方式在面临着带宽瓶颈、延迟高等问题。
为了解决这一问题，基于P2P网络的视频流媒体传输技术应运而生。
基于P2P网络的视频流媒体传输技术是指利用P2P（peer-to-peer）网络架构来实现视频流媒体的传输和共享。
与传统的中心服务器架构不同，P2P网络通过将传输任务分配给大量的终端用户，减轻了服务器的负担，提高了整体的传输效率和可靠性。
首先，基于P2P网络的视频流媒体传输技术的核心之一是资源共享。
在传统的中心服务器架构中，用户需要直接从服务器下载视频内容。
而在基于P2P网络的视频流媒体传输技术中，每个终端用户不仅充当接收者的角色，同时也可以成为发送者的角色，共享自己的带宽和资源。
这种分布式的资源共享方式大大提高了整体的传输速度和质量。
其次，基于P2P网络的视频流媒体传输技术具有较好的可扩展性。
P2P网络的节点数量可以非常庞大，这意味着更多的终端用户可以参与到视频流媒体的传输过程中。
相比之下，传统的中心服务器架构往往只能承载有限数量的用户请求，随着用户规模的增加，服务器压力也会不断增加。
而P2P网络通过分散传输任务，使得任何一个节点都可以作为发送者或接收者参与到传输过程中，从而实现了高度的可扩展性。
另外，基于P2P网络的视频流媒体传输技术还具有一定的容灾能力。
由于P2P网络是一个分布式系统，不存在单点故障的问题。
即使某个节点出现故障或离线，其他节点仍然可以继续工作，保证了视频流媒体传输的稳定性和连续性。
然而，基于P2P网络的视频流媒体传输技术也面临着一些挑战和问题。
首先，由于每个终端用户都可以作为发送者和接收者，数据传输的路径变得复杂而不可预测。
这导致了一定的传输延迟和不确定性，影响了用户观看视频的体验。
基于P2P的流媒体数据调度算法研究
个空缺的数据块 ，每个节点随机地从持有
此数据块的伙伴节点中选择 一个节点 ，然 后请求选中的伙伴节点； 是一种快速时 ＲＦ 间 响 应 的 启 发 式 算 法 ， 它 是 在 Ｃ ｏＳｒａ ｎ ／ ＯＮｅＩ ｏ ｌｔｅ ｍｉｇ Ｄ ｔＩ 中被提 出，这种
策略 首先请求潜在提 供者较少的数据块 ，
鲁棒策略 （ ｕ ｄ Ｒｏ ｉ ）３ 已经被提出 Ｒｏ ｎ ｂｎ １ １ 等 且在许多流媒体 系统 中采用。Ｒ ｎ ｏ ａ ｄ ｍ是 个非常简单的 Ｐ Ｐ数据调度策略 ，它被 ２ Ｃ ｉｎａ … ｈａ ｓｗ 采用 ， 根据这种策略 ， 对于每
一
表现在媒体服务器负担过重 ，支持客户数
目有限， 目播放效果较差； ２ 节 Ｐ Ｐ技术采 用 分布式 网络模式 ，很好地解决了网络带宽
的数据量 ，我们用 Ｄ 来表示为服务节点 Ｐ 所分配的流媒体数据包的数量 ，Ｄ 的取值
由下 式决 定 ：
以聚合流速率ａＶ 发送数据（ ． ． 流媒体播放速 率为 Ｖ ） ｎ 。相反 ，为了最大可能地减少总的 网络带 宽消耗 ，我们根据 当前的丢包率动
了。
Ｄ ＝Ｉ一 Ｊ Ｉ（ ｌ 口口 。 ４ ２ ）
数据调度是 Ｐ Ｐ流媒体点播 系统构建 ２ 的核心技术 ，它需要 解决的主要问题是如
如果一个数据块有多个潜在提供者 ，那么
具有最多剩层流媒体系统 中，如 Ｐ Ｓ ，根据这种策略 ，按照比 ＡＬ 例分配所有请求的数据块到一个伙伴 ，如
基金 项 目：２ ０ ０ ９年度福 建江 夏学 院院级 一般 项 目研究论 文 （ ０ ９ ０ ３ ２ ０Ｂ ２ ）
基于 Ｐ Ｐ的流媒体 数据调度算法研究 ２
刘兆芳 福建 江夏 学院现代教 育技 术 中心 ５ ０ ０ ５０２
基于P2P的流媒体监控传输系统的设计与实现
文章编号：（ ４ ４ ２ ２ １ ）２ １６ ４ １０ —５２ （０ ０ ０ —０ ４ —０ ／
基 于 Ｐ Ｐ的 流 媒 体 监 控 传 输 系统 的 设 计 与 实 现 ２
蒲 石
（ 内江师 范学院 现代教 育技 术中心 ，四川 内江 ６ １０ ） ４００
摘 要： 利用半 同步／ 半异 步的模 式进行框架设计 ， 结合任务池和 线程 池等技 术设计和 实现 了基 于 Ｐ Ｐ的 Ｃ Ｎ ２ Ｄ
是 该应 用技 术领域 持 续 关 注 的 热点 之 一 ． 随着 网络 技术 的迅猛 发展 ， 流媒 体 内容在 互联 网中大量传 播 ， 对 于 高质量 的流媒 体 分 发 服 务体 现 得 越 加 明显 ， 因 而为 大量用 户提供 快 速 ， 质 量 的流媒 体 分发 服 务 高 已成 为该领 域研究 的 热点 和难 点 ． 常 ， 通 在流媒 体监
了 Ｃ Ｕ的负载 ， Ｐ 有效提 高了系统效率和网络吞吐量 ．
关键词 ： 同步／ 半 半异 步； 任务池 ； 线程池
中 图 分 类 号 ：Ｐ ０ ． Ｔ３ ８ ２ 文献标识码 ： Ａ
０ 引 言
目前 ， 用流媒 体 技 术 的流 媒 体 实时 监控 系统 采
和计算 压 力成 为 了系统 的瓶 颈 ， 了减 轻 原 始 服 务 为 器 的存 储压 力 ， 需 将 存储 功 能 转 移 到 专 门 的媒 体 必 资源 服务 器上 ． 因此 ， 当边缘 服 务器 向原 始服 务器 请
控系统中所要传输的数据量相当大 ， 其主要包括： 控 制信息和反馈信息 、 视频 和音 频、 其他如文本信息 等． 对于传统 的基于 ＣＳ 式或 ＢＳ ／模 ／ 模式的流媒体 监控 系统 ， 监控 点 和 监控 中心 之 间 进行 这些 大量 在
基于P2P技术的流媒体直播系统的研究与实现
基金项 目 秦 皇岛市科技局课题 ・ 基于 Ｐ ２ Ｐ的 ｖ 。 Ｄ系统的设计 ・ （ 课题编号 ： ２ ０ １ １ ０ １ Ａ ０ ３ ４）
办公 自动 化 杂 志 ‘ ５ １
网络 ・ 安 全
２ ０ １ ４ 年１ 月１ 日
———皿圆
和网络带宽负担 ， 构建出一个成本低 、 扩展性好 、 并有一定 Ｑ ｏ Ｓ 服务器 中的读取媒体 数据模块 ， 该模 块连接媒体 编码器 （ 比如 保证的流媒体直播系统。 Ｗｉ ｄ ｏ ｗ … Ｍ ｄ ｉ Ｅ ｎ ｅ ｏ ｄ ）并读取媒 体数据 ， 送给流媒 体数据 分
，
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｅ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｅ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｐ ２ Ｐ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｒ ｅ ａ ｍｉ ｎ ｇ ｍｅ ｄ ｉ ａ ｔ ｅ ｅ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｆ ｒ ａ ｍｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ， ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ
ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
Hale Waihona Puke Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ Ｐ ２ Ｐ
Ｓ ｔ ｒ ｅ ａ ｍｉ ｎ ｇ ｍｅ ｄ ｉ ａ
Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
一
、
引 言
近几年来 ， 随着 网络技术 和流媒体 技术 的发展 ， 远程教 学
二、 基于 Ｐ ２ Ｐ技 术 的流 媒 体 直 播 系统 的设 计
发模块 处理。 终端解码模块即是频道接收端中的提供媒体数据
在Ｐ ２ Ｐ 技术和流媒体 技术 的研究基础上 ， 综合研究 了当前 模块 ， 该模 块连接媒 体播放 器（ 比如 Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗ ｓ Ｍ ｅ ｄ ｉ ａ Ｐ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ） ， 并 Ｐ ２ Ｐ系统的内容分发技术 ， 提出一个基于 Ｐ ２ Ｐ技术 的流媒体 直 把流媒体 数据分发模 块送出的媒体 数据发送 到媒体 播放 器以 播系统模型。该模 型主要包 括以下三个部分的设计 ： 供播放。
P2P网络中的数据安全和传输效率研究
P2P网络中的数据安全和传输效率研究随着互联网的不断发展，P2P（对等）网络作为一种分布式计算和资源共享的模式应运而生。
P2P网络的特点是去中心化，参与者之间通过直接通信来实现资源的共享和交换。
然而，P2P网络中的数据安全和传输效率一直是研究的热点和难点，本文将对P2P网络中的数据安全和传输效率进行深入研究。
首先，P2P网络的数据安全是一个重要的问题。
由于缺乏中心服务器的支持，P2P网络容易受到各种安全威胁。
其中之一是数据的隐私保护。
在P2P网络中，数据通常是以明文形式传输的，这就容易被黑客窃取或篡改。
为了解决这个问题，可以采用加密算法对数据进行加密，确保数据在传输过程中的机密性。
同时，还可以采用数字签名技术来验证数据的完整性，确保数据在传输过程中没有被篡改。
此外，还可以使用访问控制机制来限制对数据的访问，只有获得访问权限的用户才能够访问和下载数据。
其次，P2P网络的传输效率也是一个关键问题。
由于参与者之间的直接通信，P2P网络可以充分利用参与者的计算和存储资源。
然而，P2P网络中的数据传输可能会受到网络拓扑结构和节点的可用性影响，导致传输效率低下。
为了提高传输效率，可以采用多路径传输技术。
通过同时利用多条路径传输数据，可以避免单一路径的拥塞问题，提高传输效率。
此外，还可以采用分布式缓存技术。
通过将数据分布在参与者的本地缓存中，可以减少对中心服务器的依赖，提高数据的访问速度和传输效率。
另外，P2P网络中的数据安全和传输效率研究还面临一些挑战。
首先是如何保护用户隐私。
由于P2P网络的特点是参与者之间直接通信，因此很容易暴露用户的真实IP地址和身份信息。
为了保护用户的隐私，可以采用匿名技术来隐藏用户的真实身份，使得用户在P2P网络中的活动不被追踪和监视。
其次是如何应对自私节点的行为。
在P2P网络中，有些节点可能会故意拒绝转发其他节点的请求，从而影响整个网络的传输效率。
为了解决这个问题，可以采用信誉机制来评估节点的行为，以鼓励节点提供更好的服务。
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符号 S N Ui Di r max
D min
U all
Us P U D
Usum
U avg
意义说明
源服务器
peer 节点数量 peer 节点 i 的上行带宽 peer 节点 i 的下行带宽 最大数据传输速率
peer 节点中最小下行带宽, min{ Di , i = 1 ,N }
构造支持最大数据传输速率的节点拓扑结构及分配节点 带宽. 对 WFSOT 算法 进行分 析, 重 点讨论 节点在 拓扑结 构中
深度的变化.
关键词: P2P 流媒体; 数据传输速率; 拓扑结构 ; 带宽分 配; 节点 深度
中图分类号: TP393
文献标识码: A
文章编号: 0372- 2112 ( 2012) 03- 0459- 07
2 P2P 流媒体系统稳定状态下的系统模型
宏观上看, P2P 流媒体系 统数据传输部 分由三 大部 分构成: 源服务 器、peer 节点、Internet 网 络. 下面 首先 对 这三部分单独进行 描述, 抽取 其关键 部分进 行建 模, 然 后综合建立系统模型.
源服务器通常由多 个服务器 聚合 起来对 外提 供服 务. 将这些服务器视为 能力更 强的聚 合节点, 整个 系统 只有一个虚拟源服务 器. 在 P2P 流媒 体系统 中, 源 服务 器仅使用其上行带 宽, 因此我 们用上行 带宽 Us 来 描述 源服务器. 当系统中存在多个源服务器时, 使用 Us 表示 虚拟服务器上行 带宽, Us 大小 为各 个源 服务器 的上 行
观地显示节 点之间 的数 据传 输及 带宽 分 配, 同 时最 大
延迟等同于数据流树的 高度. 节 点的带宽 分配如 下: 源
服务器分配给每个 peer 节点的带 宽根据 peer 节点 上行
带宽的不同 而有 所变 化, 每 个 peer 节 点的 上行 带宽 平
均分成( N - 1) 份, 分配给其它 peer 节点. 数据调 度在证
第 3期 2012 年 3 月
电子学报 ACTA ELECTRONICA SINICA
Vol . 40 No. 3 M ar. 2012
P2P 流媒体系统最大数据传输速率研究
吴国福1, 窦 强2, 温 俊3, 宋 磊2, 窦文华2
( 1. 国防科技大学航天与材料工程学院, 湖南长沙 410073;
2. 国防科技大学计算机学院, 湖南长沙 410073; 3. 总参第六十三所, 江苏南京 210007)
Internet 网 络 提 供 源服 务 器、peer 节 点之 间的连 接通 路, 可 以将 Internet 视 为 一 个 超 级 虚拟节 点, 该 节点 具有 无 穷 大的 上 行 带 宽 和
下行带 宽. 源 服务 器通 过上行链 路与 Internet 相连, peer 节 点通 过上 行链 路和 下行链路与 Internet 相连接. 这样 P2P 流 媒体 系统 可以 简化为图 1 所示.
服务器发送给 peer 节 点, 如果 码流 速率 r > Us, 那 么必
为应该尽可 能地利 用所 有参 与节 点的 可 用带 宽, 同 时
peer 节点接收的数据不能重复, 因为重复数据相 当于浪
费可用带宽. 每个 peer 节点要接 收到相 同速率的 数据,
那么最大数据传输速率必然 受限于 peer 节 点的最 小下
行带宽. 综合上述认 识, 我们给 出 P2P 流媒体 系统 在稳
表 1 列出文中常用符号表示及其意义说明.
3 P2P 流媒体系统最大数据传输速率
本 节我们推导 证明 P2P 流媒体 系统支持的 最大数
据传输速率.
定义 1 P2P 流媒 体 系统 数据 传输 速 率 r 定义 为
peer 节点接收到不重复数据的速率, 或者视频数 据编码
后的码流速率.
要达到系统 支持 的 最大 数据 传输 速 率, 直 观上 认
其次我们考虑节点 A 和 B 处在同一个 局域网络中 的情 况, A 与 B 之 间的可 用带 宽很 大. 相 比之 下, A 、B 和外部的其 它节 点之 间的 端到 端可 用带 宽小 得 多, 我 们可以将 A 、B 合并为一个超 节点 C, 超节点 C 的上行 带宽和下行带宽分别设置为当 该局域 网络只存 在节点
的情况, 我们 假定 A 和 B 之间 的瓶 颈链 路只 发 生在 A 或者 B 的接入链路, 这样 A 和 B 之 间的可 用带宽 就取 决于 A 或 者 B 接 入链 路的上 行带宽 和下 行带宽, 仅使 用 peer 节点接入链路的上行带 宽和下 行带宽就 能够描 述 peer 节点可用带宽.
Abstract: P2P streaming applications develop quickly w ith the enhancement of PC. s performance and network bandw idth. In this paper the system model and the maximum data transmitting rate of P2P streaming sy stem were studied. We presented a system model of P2P streaming system under stable state, which could capture the characteristic of the system by a few parameter s. The maximum data transmitting rate of the stable sy stem was derived and pro ven, and a centralized algorithm named WFSOT was designed to organize nodes into an overlay quickly which could support the maximum data transmitting rate and allocate nodes. pract-i cable bandwidth. At last, we discussed several aspect of the WFSOT algorithm, especially the node. s depth in the overlay topology.
WU Guo- fu1, DOU Q iang2, WEN Jun3, SONG Lei2, DOU Wen- hua2
(1. Coll ege of Aerospace and Material Engineering , National University of Def ense Technology , Changsha , H unan 410073, China ; 2. Computer School , National University of Def ense Technology , Changsha , H unan 410073, China; 3. The 63rd Institute of General Staff , N anjing , Jiangsu 210007, China )
A 时, 节点 A 对外的可用上行带宽和下行带宽. 上述两种情况覆盖了 Internet 中节点之间通路的绝
大多 数情况, 我们仅用 节点 i 的上 行带宽 Ui 和下 行带 宽Di 来描述节点之 间的端 到端 可用带 宽, 例如 节点 A 到节点 B 的端到端可用带宽可以表示为 min{ UA , DB } .
定状态下支持的最大数据传输速率表达式.
定理 1 P2P 流媒体系统在稳定状态下支持的最大
数据传输速率 rmax为
rmax= min{ Us , Uavg, D min}
( 1)
先给出 证明的 基本 思路. 数据 分发 主 要涉 及三 个
方面: 拓扑结构、节点 的 带宽 分配 和数 据 调度. 证明 过
程中我们采 用同 一拓 扑结 构: 源服 务器 与所 有 peer 节
点连接, peer 节点采之间采用全互连 方式连接, 图 2( a )
给出具有 4 个 peer 节点 的拓 扑结 构图. 根 据数 据的 流
动方向, 我们 可以 将上述 拓扑 结构 转化 为 数据 流树 结
构, 如图 2( b ) 是 2 ( a) 等效 的数据 流树. 数据流 树很 直
明过程中描 述. 证 明过程 先推 导出 整个 系 统支 持的 数
据传输速率 上限, 然后证 明数 据传 输速 率 可以 达到 该
上限, 从而定理得到证明.
第 3期
吴国福: P2P 流媒体系统最大 数据传输速率研究
46 1
证明 1
r max (min{ Us , Uavg, Dmin}
( 2)
源服务 器作 为数 据源, 新产 生的 数据 都 需要 从源
电子学报 URL: http: / / www. ejournal. org. cn
DOI: 10. 3969/ j. issn. 0372- 2112. 2012. 03. 008
Research on Maximum Data Transmitting Rate of P2P Streaming System
Key words: P2P streaming; data transmitting rate; topolo gy architecture; bandwidth allocation; node depth
1 引言
P2P 流媒体技术充分利用客户端 的闲置资 源, 提高 系统可扩展性. 现有的关于 P2P 流媒体的文献主要集中 在构 建 合 理 的 节 点 拓 扑 结 构 和 媒 体 数 据 的 调 度 方 面[ 1~ 3] . 本文通过建 立 P2P 流 媒体 系统 模型, 从理 论上 推导出 P2P 流媒体系 统在稳定 状态 下支持 的最大 数据 传输速率, 文献[ 4] 给出了类似的结论, 与本文的不同之 处在于: 本文在证明过程中考虑了节点的下行带宽对最 大数据传输速率的影响, 同时证明过程中引入数据流树 的概念, 将内容数据分为分 转发数 据和广 播数 据, 给出 每种数据的分发模式.