一种面向P2P流媒体的应用层组播协议算法

摘要

随着Internet和计算机技术的迅猛发展，以视频点播、远程教育为代表的流媒体业务不断涌现，在Internet上开展流媒体直播或点播业务是未来的发展方向。为满足流媒体对带宽、实时性的要求，已有的技术主要是内容发布网络（CDN）和IP组播。然而由于CDN技术的昂贵成本以及IP组播技术的自身的种种限制，阻碍了流媒体技术的大规模部署。由于应用层组播在节约网络资源方面相对于IP组播有其巨大的优势，组播技术的研究学者把眼光转到了应用层组播上来。对于一个P2P流媒体系统来讲，基于应用层组播的协议设计关系到整个系统的稳定性和高效性，因此，设计一个合理的应用层组播协议是一件很有意义的事情。 本文主要研究了一种面向P2P流媒体系统的应用层组播协议算法。在充分分析了已有的应用层组播协议的基础上，设计了一种面向流媒体系统的应用层组播协议，提出了一个基于效用因子的应用层控制拓扑构造和数据转发树的构造算法，并给出了数据转发树的维护机制和数据传输的同步机制。 本文首先研究了已有的应用层组播协议的设计方法，介绍了P2P流媒体技术和组播原理，分析了应用层组播比IP组播技术具有的优势，在此基础上给出了面向P2P流媒体的应用层组播协议的总体设计，包括信息交换协议和数据传输协议，以及源节点端和普通节点端的具体模块设计。根据设计的模块分别给出了控制拓扑构造算法和数据转发树的构造算法，提出了数据传输的同步机制。最后对该协议进行了仿真实验，并与已有的NICE协议进行了性能对比。本论文的研究结果是实现了一种能有效防止拓扑不匹配和具有良好性能的流媒体系统的应用层组播协议算法。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外相关现状

1.2.1 国外发展现状

1.2.2 国内发展现状

1.3 本文的主要工作及创新点

1.3.1 本篇论文的主要工作

1.3.2 本篇论文的主要特色及创新点

2 P2P流媒体技术与组播原理

2.1 P2P流媒体技术

2.1.1 P2P网络的概念

2.1.2 P2P网络的拓扑结构分类

2.1.3 P2P的应用

2.1.4 P2P流媒体技术

2.2 IP组播原理

2.2.1 IP组播的概念

2.2.2 IP组播协议体系结构

2.2.3 IP组播的缺点

2.3 应用层组播原理

2.3.1 应用层组播的兴起

2.3.2 应用层组播协议体系结构

3 UALMP的总体设计

3.1 UALMP的设计思想

3.2 UALMP协议总体结构

3.2.1 UALMP总体框架

3.2.2 UALMP管理数据包的结构

3.2.3 缓冲区的结构

3.3 本章小结

4 UALMP拓扑控制协议

4.1 控制拓扑构造目标

4.2 UALMP的定性定量分析

4.3 UALMP拓扑控制协议算法的实现

4.3.1 源节点RP的工作

4.3.2 节点之间的信息交换

4.4 本章小结

5 UALMP数据传输协议

5.1 数据转发树构造算法

5.1.1 数据转发树的构造算法概述

5.1.2 相关定义定理

5.1.3 最小费用最大流算法的实现

5.1.4 最小费用最大流算法的复杂度分析

5.2 拓扑优化和动态性控制

5.2.1 超级节点的离开

5.2.2 普通节点的加入

5.2.3 普通节点的离开

5.3 基于polling的同步机制

5.4 本章小结

6 UALMP的仿真实验

6.1 仿真软件简介

6.1.1 网络模拟器NS-2

6.1.2 Transit-Stub模型与GT-ITM拓扑产生器

6.2 应用层组播协议评价标准

6.3 NS-2的仿真原理和过程

6.4 UALMP仿真实验结果

6.5 本章小结

7 总结与展望

7.1 论文工作总结

7.2 应用层组播的未来发展方向

7.3 进一步的工作与建议

参考文献

作者简历