面向P2P流媒体应用层组播技术研究

摘要

Internet的飞速发展，一方面使得用户对网络流媒体提出了更多的服务需求，另一方面也为互联网提供了大量的闲置资源。如何有效利用数量和能力不断增长的闲散资源为用户提供保证质量的流媒体服务成为当前的研究热点。P2P计算模式正是在这种背景下被引入到流媒体服务中，解决了传统C/S模式下流媒体系统的瓶颈问题，具有良好的可扩展性能。
　　 P2P流媒体系统中，资源的获取是关键技术。相对于IP组播，应用层组播更适合于流媒体系统的应用。应用层组播技术主要解决三个问题：问题的设计、组成员管理及系统的自适应性和鲁棒性。
　　 本文首先介绍了P2P流媒体系统产生的背景、研究现状及关键技术，分析了基于mesh优先的应用层组播技术、基于树优先的应用层组播技术和基于隐含构建的应用层组播技术的优缺点，对当前典型的面向P2P流媒体应用的应用层组播算法从特征和性能方面进行了分析和比较。
　　 其次，为了克服Narada等协议不能适应节点异构性特点及不能实现负载均衡等问题，根据PPAF启发式算法提出一种基于mesh优先的应用层组播算法CDDMA，它对节点的出度和延迟进行了综合评价，并依此作为父节点选择最优子节点的依据。实验结果表明，CDDMA算法能有效减小系统的平均链路压力和平均路径伸展率。
　　 本文重点研究了时延和带宽受限下的应用层组播算法。提出了在时延和带宽受限下最大化节点数目的问题(MNNP)，并通过证明其与哈密顿路径的等价性证明了该问题为NP完全问题，以及MNNP问题在一定条件下与MDMT(最小化最大延迟)问题的等价性；针对MNNP问题，设计了PON(Power of Node)启发式算法，以此来综合评价节点的延迟和带宽；最后提出一种应用层组播算法PON-mesh，该算法以PON值作为父亲节点选择最优孩子节点的依据，以最大化系统规模为优化目标，主要包括节点加入、节点自优化和节点退出三个操作。实验结果表明，该算法在可支持节点数目、平均链路压力和平均路径伸展率方面取得较好性能。