P2P流媒体稳态传输模型分析
第３３卷第２期 ２０１２年２月 通信学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ 、，ｂｌｌ３３ Ｎｏ．２ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１２
Ｐ２Ｐ流媒体稳态传输模型分析
万成成，邬江兴，兰巨龙
（国家数字交换系统工程技术研究中心，河南郑州４５０００２）
摘要：应用排队理论证明了Ｐ２Ｐ流媒体系统在稳态时可模型化为多个Ｍ／Ｍ／ｎ排队系统串联的排队链，在此基础
上以节点的播放缓存状态为研究对象，建立了Ｐ２Ｐ流媒体系统的稳态传输模型。考察了不同ｃｈｕｎｋ调度策略下节 点的传输特性，以此验证模型的准确性，并进一步考察了Ｐ２Ｐ流媒体节点数量、节点缓存大小对传输特性的影响。 关键词：Ｐ２Ｐ流媒体；稳态传输模型；会话数量；流量；ｃｈｕｎｋ调度策略
中图分类号：ＴＰ３９３ 文献标识￣ｉ－ｑ．Ｂ 文章编号：１０００．４３６Ｘ（２０１２）０２．０１３２．０９
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｏ ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｐ２Ｐ ｓｔｒｅａｍｉｎｇ
ＷＡＮ Ｃｈｅｎｇ－ｗｅｉ，ＷＵ Ｊｉａｎｇ—ｘｉｎｇ，ＬＡＮ Ｊｕ—ｌｏｎｇ
（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｗａｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｐ２Ｐ ｓｔｒｅａｍｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｍｏｄｅｌｅｄ ｂｙ ａ ｑｕｅｕｉｎｇ ｃｈａｉｎ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｂｙ
ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｍ／Ｍ／ｎ ｑｕｅｕｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｑｕｅｕｉｎｇ ｔｈｅｏｒｙ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ ｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅ ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｐ２Ｐ ｓ￣ｅａｍｉｎｇ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｅｒ ｂｕｆｆｅｒ ｓｔａｔｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｈｕｎｋ ｓｃｈｅｄｕｌｅ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｗｅｒｅ ｅｘａｍｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖａｌｉｄａｔｅｄ ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ
ｍｏｄｅ１．Ｆｕｒｔｈｅｒ ｍｏｒｅ，ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｐｅｅｒ ｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ ｂｕｆｆｅｒ ｓｉｚｅ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｗａｓ ｅｘａｍｉｎｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｅｅｒ－ｔｏ—ｐｅｅｒ ｓｔｒｅａｍｉｎｇ；ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ；ｓｅｓｓｉｏｎ ｑｕａｎｔｉｔｙ；ｔｒａｆｆｉｃ；ｃｈｕｎｋ ｓｃｈｅｄｕｌｅ ｓｔｒａｔｅｇｙ
１引言
流媒体服务对链路的传输带宽、时延、时延抖 动等近乎苛刻的要求，使其在“尽力而为”提供服
务的互联网中大规模部署成为一项极具挑战性的 任务。基于ＩＰ多播…和内容分发网络【２＇３ ＣＤＮ
（ｃｏｎｔｅｎｔ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｎｅｔｗｏｒｋ）的解决方案都被应用于流 媒体传输，然而受限于服务器的性能瓶颈和高昂的
部署成本，这些方案都未能大规模推广。对等网络 Ｐ２Ｐ（ｐｅｅｒ－ｔｏ．ｐｅｅｒ）技术改变了互联网中传统的基于 客户机／服务器的服务提供模式，对等节点（ｐｅｅｒ）不 仅作为客户机接受服务，同时也作为服务器为其他 对等节点提供服务，相当于在物理传输网络之上建 立了一个逻辑覆盖网络（ｏｖｅｒｌａｙ ｎｅｔｗｏｒｋ），覆盖网中
所有节点完全对等，共享覆盖网中的资源并协作提 供服务，由此摆脱了服务器性能对网络应用扩展性
的束缚，同时不需要特殊的网络基础设施（如多播路 由器等）支持，具有极高的性价比且容易部署，因此 被大量的用于流媒体服务［ ， 。
Ｐ２Ｐ流媒体利用网络中具有相同兴趣的对等节
点作为服务器协助流媒体内容的分发。对等节点从 网络中获取到流媒体内容后，继续作为服务器为对 外提供该流媒体内容的分发服务。对相同内容感兴
趣的节点越多，可提供内容分发服务的分布式服务
收稿日期：２０１０．１２．０３；修回日期：２０１１—０４—１１ 基金项目：国家重点基础研究发展计划（“９７３”计划）基金资助项目（２００７ＣＢ３０７１０２）；国家高技术研究发展计划（“８６３”计划） 基金资助项目（２００９ＡＡ０１Ａ３４６，２００８ＡＡ０１Ａ３２３） Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｉｔｅｍｓ：Ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｂａｓｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（９７３ Ｐｒｏｇｒａｍ）（２００７ＣＢ３０７１０２）；Ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（８６３ Ｐｒｏｇｒａｍ）（２００９ＡＡ０１Ａ３４６，２００８ＡＡ０１Ａ３２３）
第２期 万成威等：Ｐ２Ｐ流媒体稳态传输模型分析 ・１３３・
器也越多，使得整个流媒体分发网络的扩展性大大 增强。然而，各个节点承担着大量的流媒体分发任 务，其行为必然对整个Ｐ２Ｐ流媒体网络的性能产生
着重要的影响。为了准确分析和评估这种影响，研究 人员分别从理论建模、仿真实验、流量测量等方面对
节点行为进行了研究。Ｐ２Ｐ流媒体理论建模研究主要 采用随机排队理论、流体极限理论等对Ｐ２Ｐ流媒体网 络中的ｐｅｅｒ选择策略［６，７１ ｃｈｕｎｋ调度策略［８－１０］ｃｈｕｒｎ 问题［１１，１２］（节点频繁加入和退出Ｐ２Ｐ流媒体网络）、
扩展性等问题ｕ引加以描述和分析；在网络环境受限
的条件下，根据最优化理论设计流媒体分发策略， 实现网络利用率最大化目 Ｈ】。仿真实验研究作为
理论分析的有效验证手段也一直受到研究人员的
广泛关注，目前，应用较多的Ｐ２Ｐ仿真工具主要有 Ｐ２ＰＳｉｍｆ１ 、ＳＳＦｎｅｔｆｌ６１等。Ｐ２Ｐ流媒体流量测量研究
主要通过主动探测（ａｃｔｉｖｅ ｐｒｏｂｉｎｇ）或被动监视
（ｐａｓｓｉｖｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）等方法从网络流量中提取ｐｅｅｒ 行为的样本信息，以此估计对等节点在Ｐ２Ｐ网络中 的逗留时间及其分布情况等ｕ ７１。
然而，现有理论模型和仿真实验主要集中在 Ｐ２Ｐ覆盖网中对等节点的行为研究，而并未深入分
析这些行为对底层物理传输网络的影响。覆盖网中
的研究对准确理解Ｐ２Ｐ流媒体网络具有重要的指导 意义，但覆盖网无法直接获得底层物理承载网络的
信息，其中的结论在物理承载网络中并不一定成 立，如覆盖网中的最短路径在实际的物理网络中可 能完全不可达Ｉ】引。因此，有必要对Ｐ２Ｐ流媒体的传
输特征展开研究。流量测量尽管可以得到每个用户 的传输会话信息，但准确判定Ｐ２Ｐ会话并关联节点
在覆盖网中的行为目前仍然是一个开放性的研究 课题Ｉｌ７１。本文以Ｐ２Ｐ流媒体网络中节点的播放缓存
为研究对象，采用理论建模的方法对稳态条件下的 Ｐ２Ｐ流媒体传输行为加以研究，主要工作包括： １）应用排队理论证明了稳态条件下Ｐ２Ｐ流媒
体系统可模拟为多个Ｍ／Ｍ／ｎ排队系统串联形成的 排队链，给出了Ｐ２Ｐ流媒体稳态传输模型建立的理
论依据：
队列ｌ 队列 ２）分析了稳态条件下节点播放缓存的占用率，
并以此为基础建立Ｐ２Ｐ流媒体系统的稳态传输模型； ３）考察了不同ｃｈｕｎｋ调度策略的传输特性，以
验证Ｐ２Ｐ流媒体稳态传输模型的准确性，并进一步 考察了系统中节点数量、节点缓存大小对传输特性
的影响。 后续内容安排如下：第２节分析了Ｐ２Ｐ流媒体
在覆盖网中的分发模型，建立了Ｐ２Ｐ流媒体稳态传 输模型；第３节考察了不同ｃｈｕｎｋ调度策略的传输
特性，节点数量、节点缓存大小对传输特性的影响； 最后，第４节是结束语。
２ Ｐ２Ｐ流媒体稳态传输模型
２．１ Ｐ２Ｐ流媒体分发模型 早期的Ｐ２Ｐ文件共享网络中，对等节点在获得 整个原始文件之后才向外提供服务，这在本质上属
于一种无流水线的存储转发工作模式，导致其在大 文件传输时效率较低。为此，研究人员提出了基于
ｃｈｕｎｋ的Ｐ２Ｐ传输机制，每个文件被分割为多个 ｃｈｕｎｋ，节点可同时下载所有的ｃｈｕｎｋ，单个ｃｈｕｎｋ
下载完毕后即可对外提供服务，而无需等待整个文 件下载完成，这与流媒体业务的流式传输思想一
致。另一方面，流媒体业务的传输和播放具有严格 的实时性、时序性以及连续性，且流式传输方式使
得节点无需进行大量的媒体内容存储，所有下载的 ｃｈｕｎｋ均暂存于一片空间有限的播放缓存中，随着
流媒体内容的播放进度，新下载的ｃｈｕｎｋ会逐渐覆 盖过期的ｃｈｕｎｋ。于是，在Ｐ２Ｐ流媒体系统中，单 个节点的主要任务就是在任意时刻选择合适的对
等节点并下载合适的ｃｈｕｎｋ以保证流媒体内容播 放的连贯性，同时向其他对等节点提供ｃｈｕｎｋ下载
服务。 假设Ｐ２Ｐ流媒体分发系统由一个流媒体服务器
和自由加入和退出该系统的节点组成，其中待分发 流媒体内容的大小为 个ｃｈｕｎｋ，每个节点播放缓 存Ｂ大小为ｎ个ｃｈｕｎｋ，且可以根据给定ｃｈｕｎｋ调
度策略同时从流媒体服务器或其他对等节点下载
图１ Ｋ个ｃｈｕｎｋ的流媒体分发模型
队列 通信学报 第３３卷
所需的ｃｈｕｎｋ，下载完成后即可向外提供服务。从 单个流媒体ｃｈｕｎｋ的角度看，其分发过程可以模拟 为一个Ｇ／Ｇ／ｎ 的排队系统，其中，排队系统服务器
由流媒体服务器和缓存有该ｃｈｕｎｋ的所有ｐｅｅｒ组 成。如图１所示，整个流媒体内容的分发过程可以
由 个Ｇ／Ｇ／ｎ 排队系统串联的排队链很好地模拟， 其中，ｎｊ为当前时刻第ｉ（ｉ＝１，２，…， 个队列的服务
器数量， 为第ｆ个队列的平均达到速率，其输出 速率为 Ｍ，也即下一个队列的输入速率。
当Ｐ２Ｐ流媒体分发系统的节点到达速率服从泊 松分布，每个ｃｈｕｎｋ的下载速率服从指数分布时，
可以得到如下定理１。
定理１ 若进入Ｐ２Ｐ流媒体分发系统的节点到
达过程为泊松过程，且单个ｃｈｕｎｋ的下载时间服从 指数分布时，则 个ｃｈｕｎｋ的流媒体分发系统稳态
过程可模拟为一条由 个Ｍ／Ｍ／ｎ排队系统串联的排 队链。 证明 考虑第一个虚拟排队系统，节点的到达 过程为泊松过程，且到达速率为 ，而单个ｃｈｕｎｋ 的服务时间服从参数为 的指数分布，由此，第１
个ｃｈｕｎｋ的分发过程为Ｍ／Ｍ／ｎ排队系统。为了分析 后续排队系统，需要进一步考察节点在第１个排队
系统中服务完毕的间隔时间。 假设在某个节点结束服务离开第１个排队系统
时，系统中仍有ｈ个ｐｅｅｒ在接受服务。由指数分布 的无记忆特性，可以将此时刻看成ｈ个ｐｅｅｒ刚刚开
始接受服务的零时刻。设每个ｐｅｅｒ的服务时间分别 为 ＝ｌ，２，…，｜Ｉｚ），于是，当下一个节点服务完毕，
即服务时间为
Ｂ’ｍｉｎ（Ｂ￣， ，…，Ｂｈ） （１）
时，该节点离开第１个排队系统，此时系统中节点
的服务时间再次置零。当系统达到稳态时，到达和 离开第１个排队系统的节点数量相当。于是，第１
P2P 技术在互联网中的应用和分析
P2P 技术在互联网中的应用和分析
随着信息技术的飞速发展，基于 P2P 的分布式网络资源共享系统逐渐成为用户获取数据信息的重要手段，本文对 P2P 技术的结构模式和特点进行描述，对 P2P网络应用加以说明，并对未来 P2P的发展进行了展望。
标签：P2P 技术 网络应用 探讨
一、引言
P2P（Peer-to-Peer）又称为对等网，是近几年非常流行的一种网络技术，和传统的客户机 / 服务器模式不同，P2P 技术依赖网络中所有参与者的处理能力和信息共享，它改变了人们部署网络硬件资源的方式，为网络的发展提供了一种新的思路。P2P 技术具有良好的扩展性和健壮性，性价比较高，P2P 网络是建立的基础是 IP 网络，网络中所有安装特定软件的客户端构成一个逻辑 P2P 网络，网络中的资源和应用分布在所有客户端上，各用户之间的数据传输无需服务器的介入就能够直接通信，通过这样的方式，大量的客户资源能够充分得到利用，降低硬件成本和，简化了复杂性。
二、P2P的结构类型
P2P 网络的结构主要有三种模式：中央式P2P 网络、无中心结构 P2P 网络和混合式 P2P网络。
1.中央式P2P
中央式 P2P 网络在硬件部署上有一个中心服务器，主要负责维护共享资源信息以及对客户端查询信息作出回应。根据中心服务器提供的功能，又可分为以下三类 ：
1.1服务器提供资源的发现，查询和存储。这种模式与传统的 C/S 模型中一样，所有资源都存放在服务器上，客户端从服务器上获取信息，但客户端之间并不具有信息交换能力。
1.2服务器提供发现和查询。在这种结构中，客户端存储共享资源信息，服务器则提供索引信息，服务器与客户端、客户端与客户端都可以进行数据信息交互。
1.3服务器仅提供发现功能。在这种方式下，服务器仅提供在客户端的列表信息，客户端彼此之间建立连接和通信。如果某个用户需要获取某个资料文件，会根据服务器提供的列表清单，依次查询所有的客户端，直到找到所需的资源，如果没有找到，则返回错误信息。
P2P流媒体传输技术的应用研究
第２２卷第２期
２００７年６月 柳州师专学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｕｚｈｏｕ Ｔｅａｃｈｅｒｓ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｖｏ１．２２ Ｎｏ．２
Ｊｕｎｅ ２０ｏ７
Ｆ２Ｐ流媒体传输技术的应用研究
黄秋勇，唐爱龙
（柳州师范高等专科学校数学与计算机科学系，广西柳州５４５００４）
摘要：研究了应用层组播的Ｐ２Ｐ流媒体传输技术，给出了应用层组播树的结构，使得树的结构能够保证用户
计算机不互相传送同样的数据而形成数据风暴。
关键词：Ｐ２Ｐ；流媒体；应用层组播 中图分类号：ＴＰ３９３文献标识码：Ａ文章编号：１００３－７０２０【２００７）０２－０１１８—０３
随着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络的日趋普及和信息传输技术的快速发
展，Ｉｎｔｅｍｅｔ上的传输内容已逐渐由单纯的文字传输转变成
为包含文本、音频、视频的多媒体数据传输。这样的改变不
仅使Ｉｎｔｅｒｎｅｔ使用者能获得更为丰富多样的信息，同时也代
表着多媒体网络时代的来临。由于流媒体服务具有高带宽、
持续时间长等特点，随着客户数目的快速增加，服务器的资
源如带宽很快就被消耗完，成为系统瓶颈所在。为了解决系
统的可扩展性问题，许多研究都提出了相应的解决办法。如
ＩＰ组播技术…，实现了Ｉｎｔｅｍｅｔ上高效的对多通信，提高了
系统的可扩展性。然而由：ｆ ＩＰ组播存在的种种限制，如很
难实现可靠性组播和拥塞：腔制等，ＩＰ组播技术并没有得到
广泛的应用。而针对服务器提出的批处理（ｂａｔｅｈｉｎｇ）技术、
补丁（ｐａｔｃｈｉｎｇ）技术、周期性广播以及流合并、流搭载（ｐｉｇｇ－
ｂａｃｋｉｎｇ）等技术虽然在降低服务器的带宽需求和客户等待
时间方面取得了不错的效果，但仅仅在一定程度上缓解了服
务器的压力。另一种方案是在网络边缘部署代理缓存
（ｐｒｏｘｙ ｃａｃｈｉｎｇ）或内容分发网络（ｃｏｎｔｅｎｔ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｎｅｔｗｏｒｋｓ）， 媒体服务器将媒体内容以推（ｐｕｓｈ）的方式存放在代理缓存
基于P2P的流媒体客户端缓存管理机制的研究
总第２６８期
２０１２年第２期 计算机与数字工程 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ＆Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．２ １４８
基于Ｐ２Ｐ的流媒体客户端缓存管理机制的研究
孙昕王俊生
（哈尔滨医科大学基础医学院哈尔滨１５００８１）
摘要针对在基于Ｐ２Ｐ的点播系统中，由于客户端缓存区没有得到高效的利用而影响流媒体点播系统的服务质量问题，提出了一种 新的基于混合Ｐ２Ｐ的流媒体点播模型Ｐ２Ｐ—ＶＯＤ，该模型将客户端缓存分为三个区，并详细阐述了客户端节点缓存区的缓存替换机制，综合 考虑了数据块备份量的均衡性和节点ＶＣＲ操作的命中率，使得节目数据块在各节点间缓存得到全局优化并有效缓解了服务器负载。通过 仿真对比实验，验证了该模型在启动延迟和服务器负载方面的优越性。 关键词Ｐ２Ｐ；流媒体；点播系统；客户端缓存；服务质量 中图分类号ＴＰ３７
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｌｉｅｎｔ Ｂｕｆｆｅｒ Ｃａｃｈｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｅｅｒ ｔｏ Ｐｅｅｒ ｆｏｒ
Ｖｉｄｅｏ ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ
ＳＵＮ Ｘｉｎ ＷＡＮＧ Ｊｕｎｓｈｅｎｇ （Ｄｅｐｔ ｏｆ Ｂａｓｉｃ Ｍｅｄｉｃａ１ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈａｒｂｉｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００８１）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ ｏｆ ｓｔｒｅａｍｉｎｇ Ｖｉｄｅｏ－Ｏｎ－Ｄｅｍａｎｄ ｂｅｅｎ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｕｔｉｌｉｚｅ ｏｆ ｃｌｉ ｅｎｔ ｂｕｆｆｅｒ ｃａｃｈｅ ｉｎ Ｐｅｅｒ ｔｏ Ｐｅｅｒ（Ｐ２Ｐ）Ｖｉｄｅｏ－Ｏｎ－Ｄｅｍａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ Ｐ２Ｐ—ＶＯＤ，ａ ｓｔｒｅａｍｉｎｇ ｍｅｄｉａ Ｖｉｄｅｏ一０ｎ－Ｄｅｍａｎｄ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｈｙｂｒｉｄ Ｐ２Ｐ，ｔｈｅ ｃｌｉｅｎｔ ｂｕｆｆｅｒ ｃａｃｈｅ ｂｅｅｎ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｒｅｅ ｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ｔｈｅ ｂｕｆｆｅｒ ｃｏｎｔｒｏ１ ｓｔｒａｔｅｇＹ ｏｆ ｃｌｉｅｎｔ ｂｕｆｆｅｒ ｃａｃｈｅ，ｉｔ ｃｏｎｓｉｄｅｒｓ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｔａ ｂｌｏｃｋｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｉｔ ｒａｔｅ ｏｆ ｐｅｅｒ ＶＣＲ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ｔｏ ｒｅｍｉｔ ｔｈｅ ｓｅｒｖｅｒ ｌｏａｄ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｄａｔａ ｂｌｏｃｋｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｐｅｅｒｓ，ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅ１ ｉｎ ｓｔａｒｔ ｄｅｌａｙ ａｎｄ ｓｅｒｖｅｒ ｌｏａｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ． Ｋｅｙ ＷＯ ｓ Ｐｅｅｒ ｔｏ Ｐｅｅｒ，ｓｔｒｅａｍｉｎｇ ｍｅｄｉａ，ｖｉｄｅｏ ｏｎ ｄｅｍａｎｄ，ｃｌｉｅｎｔ ｂｕｆｆｅｒ ｃａｃｈｅ，ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ
基于P2P技术的流媒体应用探讨
基于P2P技术的流媒体应用探讨
摘要：该文讨论了流媒体结合p2p技术所产生的互联网新应用，通过在互联网环境下数字媒体的传播与应用。另外介绍、分析了流媒体的工作原理。
关键词：流媒体；数字媒体；p2p
中图分类号：tp3 文献标识码：a 文章编号：1009-3044（2013）08-1931-02
由数字技术为支持的数字媒体具有互动、视觉冲击力等特性。当前互联网环境下最适合基于p2p端系统协议的流媒体进行传输，它可自行适应网络的变化。
1 流媒体简介及其构成
流媒体应用于电视监播系统以可以实时录制2套电视节目的监播系统为例。一台电视监录工作站两台电视监录机通过集线器组成网络，两台电视监录机分别对两套节目进行压缩，电视监播工作站是存储管理。采用压缩功能压制节目，互联网上直播与点播的格式与文件格式完全兼容。监录压缩码率、时间间隔可任意选择，还可按照工作的需求来设定监录的起始、终止时间。实时录播压缩分别送入电视监录机内的1套和2套节目的视音频信号，完成压缩后，通过网络，文件自动传输到电视监录站存储。应用如图2所示。
2 流媒体技术
音视频流媒体的文件对于传输质量的要求不高，但对传输的速度却有很高的要求。流媒体传输协议基于udp协议上的rtp/rtsp实时传输。所以则更合适采用udp协议的传输。rtp通常用udp传送信息、数据，用rtp传输实时视/音数据。时间信息和实现流同步，主要管理声音同步和qos等。rtsp定义在多应用程序上如何有效地将多媒体数据通过ip网络传送。rtsp使用tcp或rtp完成数据传输，在结构上位于rtp和rtcp之上。
流媒体的体系组成部分包括：网络、编码工具、服务器、流媒体数据和播放器。在流媒体的传输中，整个工作过程如下：当我们选择流媒体服务时，浏览器通过http/tcp与服务器之间交换信息，从服务器中检索出用以传输的实时数据；接着，浏览器启动vhelper程序， http从web服务器检索有关参数并初始化helper程序。vhelper程序运用实时流控制协议（rtsp）交换信息。最后，a/v客户程序通过rtp/udp协议从a/v服务器中获取a/v数据，并将a/v数据传播到客户端，播放出a/v客户程序。
基于P2P技术的流媒体应用探讨 2
ＩＳＳＮ １００９－３０４４ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ电脑知识与技术 Ｖｏ１．１０，Ｎｏ．１，Ｊａｎｕａｒｙ ２０１４ Ｅ—ｍａｉｌ：ｅｄｕｆ＠ｄｎｚｓ．ｎｅｔ．ｃｎ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｎｚｓ．ｎｅｔ．ｃｎ Ｔｅｌ：＋８６—５５ １—６５６９０９６３ ６５６９０９６４
基于Ｐ２Ｐ技术的流媒体应用探讨
刘延卿
（大连交通大学，辽宁大连１１６０２８）
摘要：基于Ｐ２Ｐ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Ｐ２Ｐ 流媒体技术的应用与发展，该文主要就基于Ｐ２Ｐ技术的流媒体的应用展开相关论述。
关键词：Ｐ２Ｐ；流媒体；应用
中图分类号：ＴＰ３９３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－３０４４（２０１４）０１—０１５１—０２
１概述
近几年来，互联网技术作为先进而科学的数字媒体技术，其在社会各领域中得到了越来越广泛的推广及应用，但是其在发展
的同时，也在一定程度上受到了网络娱乐的无限性及网络宽带资源的有限性带来的挑战，而Ｐ２Ｐ技术与流媒体技术的结合则能使
互联网环境得到一定程度的优化，该文主要就基于Ｐ２Ｐ技术的流媒体的应用作以下分析。
２ Ｐ２Ｐ技术及流媒体技术
２．１ Ｐ２Ｐ技术
Ｐ２Ｐ技术是一种在对等网络的基础上而发展起来的新兴技术，其发现资源及对资源进行共享时，可不通过中心节点，而只依靠
网络边缘结点即可实现自组织及对等协作－－ 。Ｐ２Ｐ系统本身是一种覆盖网络，其主要位于应用层中，其是在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ传输网络的基
础上而建立起来的一种网络系统。每台计算机在Ｐ２Ｐ系统中系统中都是服务器，且也是非常重要的客户机，其不具备一定的层次
结构，且分布式系统也不是集中控制的，实践发现，把它应用在复杂网络中，可在有效满足用户的需求，应用方面主要包括语音服
基于P2P技术的流媒体直播系统研究
基于P2P技术的流媒体直播系统研究
摘要：详细介绍了基于p2p技术的流媒体直播系统的相关理论与技术，结合现有p2p流媒体系统中的节点管理问题以及“搭便车”现象，提出了一种基于超节点的p2p流媒体直播系统设计方案。同时为了维护网络的稳定性，采用了备用超级节点机制，从而在一定程度上降低时延，提高了系统服务质量。
关键词：流媒体；超级节点；p2p技术
中图分类号：tp393文献标识码：a文章编号：1672-7800（2012）012-0137-02
0引言
伴随着互联网产业的飞速发展和新技术的不断创新，网络流媒体应用在人们的生活中也日益普及，成为人们生活、学习、工作和娱乐不可分割的部分，如：网络电视、直播节目、在线视频游戏以及远程教育等等，而这些应用的共同特点就是需要流媒体技术的支持。近年来，人们逐渐把p2p技术应用到流媒体传输中，从而形成p2p流媒体技术。该技术可以突破传统c/s模式的局限，能更好地实现流媒体系统稳定、迅速和高清晰等特点，从而可以为用户提供更高质量的流媒体服务。
针对对等网中超节点的选择大都根据节点的物理性能而没有考虑到网络中节点“搭便车”的现象，本文研究设计了一种新的p2p流媒体直播系统。为了有效进行超节点的选取与组织，在综合考虑
节点的服务能力与自愿性的基础上，选取那些处理信息能力强又积极参与贡献资源的节点作为超级节点。为了维护网络的稳定性，本文还提出了备用超级节点机制。
1p2p技术
p2p即peer-to-peer，称为对等连接或对等网络，网络中的节点既是资源的享用者又是资源的提供者。因此 p2p模式与c/s模式的主要不同点在于节点与节点在通信的过程中，可以忽略服务器的角色，完成一种直接通信来实现网络中资源的共享。
与c/s结构相对比，p2p的优势体现在非中心化、可扩展性、健壮性、高性能/价格比、隐私保护和负载均衡这几个方面，如图1所示。
一种基于JXME的移动P2P网络模型
一种基于JXME的移动P2P网络模型
摘要 本文从通信模式、功能服务、安全漏洞以及中继代理四个方面分析了JXME存在的问题，参考JXME进行一系列变动和调整，提出了一个基于JXME改进模型，构造了一个系统测试环境，对文件传输效率进行了测评。结果表明，改进的模型在减少无线网络带宽并提供安全保障前提下，能够有效地用作的移动P2P应用开发。
关键词 P2P；JXME；改进模型
0 引言
P2P网络由于其具有良好的可用性、扩展性和容错性，已经成为网络应用的热门技术，如利用移动P2P方式提供视频点播和文件共享等。针对于此，Sun公司提出了JXME协议，并给出了Java语言的实现方案。但由于移动性带来节点自身的资源和能力有限和网络拓扑的变化等特性以及移动网络带宽资源有限给移动计算环境带来了诸多困难。
1 JXME模型中的不足
1.1 移动P2P网络主要特征
动态变化的网络拓扑。所谓移动P2P其突出特点自然就是移动性，由于不断变化的移动设备的断电、切换、开机和关机及等状态，以及P2P网络节点加入和离去的任意性都使网络拓扑产生动态变化。
受限的网络及节点资源。相比有线宽带接入网，虽然近几年移动网络的数据传输速率越来越高，但仍有较大的差距，而且传输稳定性和可靠性也相差不少，这是因为移动网络必须采用无线电磁波接入，从而容易受自然环境的影响。此外移动设备的计算处理能力、存储空间及电池功率等都受到严格限制，这是为了实现这些设备的便携性而造成的。
更多的网络安全威胁。相比于传统的P2P网络，由于移动P2P增加了移动性，因而也增加了无线接口带来的安全威胁，如果一个移动设备在无线接口存在漏洞，入侵者就可以利用这个漏洞侵入整个网络。因此移动P2P网络存在更多的网络安全威胁。
1.2 JXME通信模式上的不足
在网络通信活动中JXME Peer是作为HTTP客户端参与的，这对于有效地进行P2P网络通信是不利的。这种做法使得手机资源带宽被极大地浪费掉了，因为JXME Peer不能监听任何其它节点的服务请求而是仅发送HTTP请求。
博弈论框架下P2P实时流的合作模型研究
第３１卷第５期 ２０１１年５月 计算机应用 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｖｏｌ＿３１ Ｎｏ．５ Ｍａｖ ２０１１
文章编号：１００１—９０８１（２０１１）０５—０１１５９—０３ ｄｏｉ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０８７．２０１１．０ｌ１５９
博弈论框架下Ｐ２Ｐ实时流的合作模型研究
程普 ，楚艳萍 ，杜莹
（１．河南大学计算中心，河南开封４７５００４；２．华东师范大学软件学院，上海２０００６２； ３．河南大学计算机与信息工程学院，河南开封４７５００４） ｆ ｐｕｅ１９８１＠１６３．ｃｏｒｎ１
摘要：针对Ｐ２Ｐ实时流环境中出现的“搭便车”和“公共悲剧”问题，提出一种博弈论框架下的激励合作模型。 分析该模型达到Ｎａｓｈ均衡和Ｐａｒｅｔｏ最优状态下对应的比例公平策略优化。并考虑存在欺骗行为的情况，研究对应的
节点行为策略。理论分析表明，该模型能够刺激节点合作，并且对节点的欺骗行为具有抑制作用。 关键词：对等网络；博弈论；激励机制；Ｎａｓｈ均衡；Ｐａｒｅｔｏ最优
中图分类号：ＴＰ３９３．０４ 文献标志码：Ａ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ
Ｐ２ Ｐ ｌｉｖｅ ｓｔｒｅａｍｉｎｇ ｉｎ ｇａｍｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ
ＣＨＥＮＧ Ｐｕ 一，ＣＨＵ Ｙａｎ—ｐｉｎｇ ，ＤＵ Ｙｉｎｇ
（１．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｈｅｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋａ ｎｇ Ｈｅｎｎａ ４７５００４，Ｃｈｉｎａ； ２ Ｓｏｆｔｗａ￣Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００６２，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋａ ｎｇ Ｈｅｎａｎ ４７５００４，Ｃｈｉｎａ）
一种半结构化的P2P视频流媒体直播模型
第９卷第７期 ２０１０年７月 软件导刊
Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｃ ｕｉｄｅ Ｖｏ１．９ ＮＯ．７ Ｊｕ１．２０１０
一种半结构化的Ｐ２Ｐ视频流媒体直播模型
吴复奎 ，陈 铮 ，苏 骏
（１．湖北民族学院，湖北恩施４４５０００；２．江汉大学文理学院，湖北武汉４３００５６）
摘 要：提出了一种基于半结构化Ｐ２Ｐ拓扑的流媒体直播模型，该模型兼有中心结构化拓扑与分布式无结构化拓扑
的优点，可以快速进行流媒体的分发。提高了流媒体直播的网络利用效率并减少了部署成本。
关键词：半结构化Ｐ２Ｐ：中心结构化Ｐ２Ｐ：分布式无结构化Ｐ２Ｐ；流媒体直播
中图分类号：ＴＰ３９３．０９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—７８００（２０１０）０７—０１７５—０３
Ｏ 引言
基于Ｐ２Ｐ方式的对等计算模型摒弃了传统Ｃ／Ｓ架构的中
心拓扑架构。一个对等节点既可以扮演服务器的角色又可以
扮演客户端的角色，使得Ｐ２Ｐ系统内部实现自组织的资源共
享，有效地降低了应用成本，提高了系统资源的整体效率。
Ｐ２Ｐ模型分为中心结构化模型、分布式结构化模型、全分
布式无结构化模型与半结构化模型。下面分别简要介绍这几 种模型： （１）中心结构化模型类似于Ｃ／Ｓ结构，一般由索引服务器 扮演服务器角色，向对等节点提供资源索引的检索服务或节
点发现服务。对等节点通过索引服务器查找资源或发现其他 对等节点。中心结构化模型实际上并不是真正的Ｐ２Ｐ模型。索
引服务器是整个系统的性能瓶颈，易出现单点故障，可扩展性
不强 （２）分布式结构化模型就是目前广泛采用的ＤＨＴ模型。节
点之间通过ＤＨＴ技术将资源信息散列后分散地存储于对应节 点之上，其存储模型实质上就是建立资源与存放资源索引的节
点之间的关系。典型的代表为Ｃｈｏｒｄ，Ｐａｓｔｒｙ，Ｔａｐｅｓｔｒｙ和
Ｋａｄｅｍｌｉａ，其中Ｋａｄｅｍｌｉａ作为ｅｍｕｌｅ软件的协议之一被广泛应
参考文献
［１］ 蔡莲红，黄德智，蔡锐．现代语音技术基础与应用［Ｍ］．北京：清华 大学出版社．２００３．
P2P系统模型综述
国秧撞谯蕙钧傩毒羹Ｂ鞭。 ｑ 强黼 毒Ｄｊ 骚 ） ｌ§ 日 ’妇。硷噙＃ Ｐ２ Ｐ系统模型综述 邓杰文五邑大学信息学院５２９０００
１引言 Ｐ２Ｐ（Ｐｅｅｒ ｔｏ Ｐｅｅｒ）可译为对等网 络，Ｉｎｔｅｌ的Ｐ２Ｐ工作组把Ｐ２Ｐ定义为 “通过在系统之间的直接交换共享计算机 资源和服务”。 Ｉ。Ｐ２Ｐ区别于传统的Ｃ／Ｓ 模型，在Ｐ２Ｐ网络中，没有客户机和服 务器之分，每个节点既充当客户机也充 当服务器，它们是平等的，相互连接在 一起，共享它们之间的各种资源，如存 储的信息、计算能力、网络资源等。 Ｐ２Ｐ技术在不断地发展，其应用领域 正迅速蔓延。如在文件共享方面，ＢＴ下 载，迅雷下载等几乎成为现在文件共享 最流行的方式，在流媒体方面，出现了 使用Ｐ２Ｐ技术的网络视频点播。Ｐ２Ｐ的典 型应用涵盖了文件共享、对等计算、协 同处理及即时通讯等领域ｌ２】。 相比传统的Ｃ／Ｓ模式，Ｐ２Ｐ技术具有 很大的优势，其特点主要集中在以下几 方面：非中心化，各种资源是分布在分 散的对等节点中，无需一个服务器角 色，这有效避免了中心节点成为整个网 络的瓶颈；可扩展性，Ｐ２Ｐ网络中的节点是 动态变化的，可随时加入或离开。整个 Ｐ２Ｐ网络中的节点越多，系统中可共享的 资源就会随着增加，理论上这种可扩展 能力不存在极限；鲁棒性，Ｐ２Ｐ网络中，各 节点的资源是存在冗余的，因而也是高 容错的，任何一个节点的离开或崩溃都 不会对整个系统产生影响，网络拓扑甚 至可以根据各节点的带宽、负载进行自 动调整。 ２ Ｐ２Ｐ系统模型分类 按照网络拓扑结构，可以把Ｐ２Ｐ网络 可划分成两大类：非结构化对等网络与 结构化对等网络。 ２．１非结构化对等网络 在非结构化对等网络中，资源的存 放位置与网络的拓扑结构是无关的，整个 网络被认为是一个完全随机图。各节点不 断加入、离开，它们并不遵循预先定义好 的规则来构建拓扑ｌ３Ｉ。这种网络结构实现 简单，能够很容易适应节点频繁的加入或 离开，但其最大的缺点在于，在这种对等 网络中，资源搜索、定位的效率是比较低 的，因为其资源的存放位置与网络拓扑无 关，所以通常只能使用泛洪或随机查询的 方式 １。当节点不断增多、网络规模不断 扩大的时候，这种查询效率会越低，而且 会消耗大量的网络带宽，因而限制了非结 构化对等网络的可扩展性。 尽管所有对等网络都自称是非集中 的，但实际应用中并不全然，根据不同 的集中化程度，可把非结构化对等网络 再分为几类 中心化拓扑： 中心非结构化拓扑是最早出现的Ｐ２Ｐ 网络应用模式，在这种网络中需要一个 １１６ 中心服务器来保存共享文档的存放位置及 元数据目录等信息。典型例子是 Ｎａｐｓｔｅｒ，它实际上不是一个纯粹的Ｐ２Ｐ 网络，在Ｎａｐｓｔｅｒ中，通过一个中心服务 器存放所有共享音乐文件的索引和存放位 置信息，当用户需要某个音乐文件时， 先查询中心服务器，得到该文件的存放 位置信息，然后再由请求者连接到文件 的所有者进行文件的下载。 在Ｎａｐｓｔｅｒ中，当一个节点需要下载 某个资源时，发生的过程如图ｌ所示： （１）请求节点使用Ｓｅａｒｃｈｌ￣息向目录服 务器发起查询，该查询包含了所需查找 的关键字。 （２）目录服务器在其存放的资源索引中 对关键字进行查找，查找的结果是一系 列节点的位置信息，这些节点存有所需 的资源。 （３）请求节点根据目录服务器的 Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｐ￣ｌ应消息选择合适的节点并向它 们发起下载资源的Ｒｅｑｕｅｓｔ请求。 可以看到，在中心非结构化拓扑网 络中，查询与资源的下载是互相分离 的，这有效地减少了中心服务器的带宽