p2p流媒體技術(shù)原理及應(yīng)用

1、摘要：摘要：基于基于P2P的流媒體的流媒體技術(shù)技術(shù)是一項(xiàng)非常有前途的技術(shù)，該技術(shù)有兩方面的優(yōu)點(diǎn)：不需是一項(xiàng)非常有前途的技術(shù)，該技術(shù)有兩方面的優(yōu)點(diǎn)：不需要互聯(lián)網(wǎng)路由器和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支持，因此性價(jià)比高且易于部署；流媒體用戶不只是下要互聯(lián)網(wǎng)路由器和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支持，因此性價(jià)比高且易于部署；流媒體用戶不只是下載媒體流，而且還把媒體流上載給其他用戶，因此，這種方法可以擴(kuò)大用戶組的規(guī)模，且載媒體流，而且還把媒體流上載給其他用戶，因此，這種方法可

2、以擴(kuò)大用戶組的規(guī)模，且由更多的需求帶來(lái)更多的資源。由于由更多的需求帶來(lái)更多的資源。由于P2P流媒體系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)存在不穩(wěn)定性，因此流媒體系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)存在不穩(wěn)定性，因此P2P流媒體系統(tǒng)需要在文件定位技術(shù)、節(jié)點(diǎn)選擇技術(shù)、容錯(cuò)以及安全機(jī)制方面有所突破。此外在媒體系統(tǒng)需要在文件定位技術(shù)、節(jié)點(diǎn)選擇技術(shù)、容錯(cuò)以及安全機(jī)制方面有所突破。此外在如何管理節(jié)點(diǎn)并建立發(fā)布樹(shù)、如何應(yīng)付不可預(yù)知的節(jié)點(diǎn)失效、如何適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化方面如何管理節(jié)點(diǎn)并建立發(fā)布樹(shù)、如何應(yīng)付不可

3、預(yù)知的節(jié)點(diǎn)失效、如何適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化方面也面臨著一些挑戰(zhàn)。也面臨著一些挑戰(zhàn)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的日趨普及和新技術(shù)的迅速發(fā)展，一大批新興的網(wǎng)絡(luò)多媒體應(yīng)用開(kāi)始涌現(xiàn)并成為人們工作、生活中重要的組成部分，例如：網(wǎng)絡(luò)電視、體育賽事廣播、在線游戲、遠(yuǎn)程教育等。而這些多媒體應(yīng)用需要流媒體技術(shù)的支持。流媒體是指在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上按時(shí)間先后次序傳輸和播放的連續(xù)音、視頻數(shù)據(jù)流。流媒體數(shù)據(jù)流具有3個(gè)特點(diǎn)：連續(xù)性、實(shí)時(shí)性、時(shí)序性，即其數(shù)據(jù)流具有嚴(yán)格的前后時(shí)序關(guān)系。由于流媒體

4、的這些特點(diǎn)，它已經(jīng)成為在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)時(shí)傳輸音、視頻的主要方式。本質(zhì)上，流媒體技術(shù)是一種在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上傳遞多媒體信息的技術(shù)。目前數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)具有無(wú)連接、無(wú)確定路徑、無(wú)質(zhì)量保證的特點(diǎn)，給多媒體實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的傳輸帶來(lái)了極大的困難，流媒體技術(shù)的主要目標(biāo)就是：通過(guò)一定的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上有效地傳遞多媒體信息流。傳統(tǒng)的流媒體服務(wù)大都是客戶服務(wù)器(CS)模式，即用戶從流媒體服務(wù)器點(diǎn)擊觀看節(jié)目，然后流媒體服務(wù)器以單播方式把媒體流推送給用戶。當(dāng)流媒

5、體業(yè)務(wù)發(fā)展到一定階段后，用戶總數(shù)大幅度增加，這種CS模式加單播方式來(lái)推送媒體流的缺陷便明顯地顯現(xiàn)出來(lái)(如流媒體服務(wù)器帶寬占用大、流媒體服務(wù)器處理能力要求高等)，帶寬、服務(wù)器等常常成為系統(tǒng)瓶頸，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性差。近年來(lái)，人們把P2P技術(shù)引入到流媒體傳輸中而形成了P2P流媒體技術(shù)，該方法有兩方面的優(yōu)點(diǎn)。首先，這種技術(shù)并不需要互聯(lián)網(wǎng)路由器和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支持，因此性價(jià)比高且易于部署；第二，在這種技術(shù)中，流媒體用戶不只是下載媒體流，而且還把媒體

6、流上載給其他用戶，因此，這種方法可以擴(kuò)大用戶組的規(guī)模，且更多的需求也帶來(lái)了更多的資源。1P2P流媒體系統(tǒng)流媒體系統(tǒng)1.1P2P流媒體系統(tǒng)播送方式P2P流媒體系統(tǒng)按照其播送方式可分為直播系統(tǒng)和點(diǎn)播系統(tǒng)，此外近期還出現(xiàn)了一些既可以提供直播服務(wù)也可以提供點(diǎn)播服務(wù)的P2P流媒體系統(tǒng)。1.1.1直播在流媒體直播服務(wù)中，用戶只能按照節(jié)目列表收看當(dāng)前正在播放的節(jié)目。在直播領(lǐng)域，交互性較少，技術(shù)實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，因此P2P技術(shù)在直播服務(wù)中發(fā)展迅速。2004

7、年，香港科技大學(xué)開(kāi)發(fā)的CoolStreaming原型系統(tǒng)將高可擴(kuò)展和高可靠性的網(wǎng)狀多播協(xié)議應(yīng)用在P2P直播系統(tǒng)當(dāng)中，被譽(yù)為流媒體直播方面的里程碑，后期出現(xiàn)的PPLive和PPStream等系統(tǒng)都沿用了其網(wǎng)狀多播模式。(2)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法近年來(lái)，人們又提出用于P2P的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的覆蓋網(wǎng)絡(luò)與基于樹(shù)結(jié)構(gòu)的最大不同在于它不組建和維護(hù)一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)的明顯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它用數(shù)據(jù)的可用性去引導(dǎo)數(shù)據(jù)流，而并不是在高度動(dòng)態(tài)的P2P環(huán)境下不斷地修復(fù)拓

8、撲結(jié)構(gòu)。一個(gè)不用明確維護(hù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)分發(fā)方法是使用Gossip協(xié)議。在典型的Gossip協(xié)議中，節(jié)點(diǎn)給一組隨機(jī)選擇的節(jié)點(diǎn)發(fā)送最近生成的消息；這些節(jié)點(diǎn)在下一次做同樣的動(dòng)作，其他節(jié)點(diǎn)也做同樣的動(dòng)作，直到該消息傳送到所有節(jié)點(diǎn)。對(duì)Gossip目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)選擇可以在存在隨機(jī)失效的情況下使系統(tǒng)獲得較好的健壯性，另外還可以避免中心化操作。然而，Gossip不能直接用作視頻廣播，因?yàn)槠潆S機(jī)推送可能導(dǎo)致高帶寬視頻的大量冗余。此外，在沒(méi)有明確的拓?fù)浣Y(jié)

9、構(gòu)支持下，最小化啟動(dòng)和傳輸時(shí)延成為主要問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，一些解決方案，例如Chainsaw[4]、CoolStreaming[5]采用拉取技術(shù)，即：節(jié)點(diǎn)維持一組伙伴并周期性地同伙伴交換數(shù)據(jù)可用性信息，接著節(jié)點(diǎn)可以從一個(gè)或多個(gè)伙伴找回沒(méi)有獲得的數(shù)據(jù)，或著提供可用數(shù)據(jù)給伙伴。由于節(jié)點(diǎn)只在沒(méi)有數(shù)據(jù)時(shí)去主動(dòng)獲取，所以避免了冗余。此外，由于任一數(shù)據(jù)塊可能在多個(gè)伙伴上可用，所以覆蓋網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)效是健壯的。最后，隨機(jī)化的伙伴關(guān)系意味著節(jié)點(diǎn)間的潛在的

10、可用帶寬可以被完全利用。2P2P流媒體中的關(guān)鍵技術(shù)流媒體中的關(guān)鍵技術(shù)由于P2P流媒體系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)存在不穩(wěn)定性，P2P流媒體系統(tǒng)需要解決如下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)[6]：文件定位、節(jié)點(diǎn)選擇、容錯(cuò)以及安全機(jī)制等。2.1文件定位技術(shù)流媒體服務(wù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，快速準(zhǔn)確的文件定位是流媒體系統(tǒng)要解決的基本問(wèn)題之一。在P2P流媒體系統(tǒng)中，新加入的客戶在覆蓋網(wǎng)絡(luò)中以P2P的文件查找方式，找到可提供所需媒體內(nèi)容的節(jié)點(diǎn)并建立連接，接受這些節(jié)點(diǎn)提供的媒體內(nèi)容。P2P方式的文件