【正文】 斷增大，將對網(wǎng)絡(luò)帶來了沉重的網(wǎng)絡(luò)負載。典型代表是Napster[12]。這種形式具有中心化的特點，但是它不像傳統(tǒng)的C／S模式，把所有資源都放在服務(wù)器上，它的服務(wù)器只存儲每個節(jié)點的索引信息，而節(jié)點的所有具體信息都保存在節(jié)點本身。在覆蓋網(wǎng)中相鄰的節(jié)點可能在實際物理網(wǎng)絡(luò)中位于不同的子網(wǎng)中，中間相隔多個路由器，而在覆蓋網(wǎng)中不相鄰的節(jié)點在實際物理網(wǎng)絡(luò)中卻可能是直接相連的。對等點之間直接互連，共享信息資源、處理器資源、存儲資源甚至高速緩存資源，無須依賴中心服務(wù)器就可完成，這種模式與傳統(tǒng)的C／S模式形成了鮮明的對比。但由于一些關(guān)鍵技術(shù)，如路由算法、操作系統(tǒng)等未能很好地支持，使得IP組播技術(shù)不能得到很好的推廣[9]。IP組播技術(shù)[8]是對互聯(lián)網(wǎng)“單播、盡力轉(zhuǎn)發(fā)”模型的重要擴充，是一種允許一臺或者多臺主機發(fā)送單一數(shù)據(jù)包到多臺主機的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。但是其高額的硬件成本和系統(tǒng)的復雜度是一般用戶難以承受的，同時也不能滿足日益增長的超大用戶群。設(shè)計該系統(tǒng)的主要目標是充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，降低服務(wù)器資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗，實現(xiàn)高擴展性和可靠性，提供高質(zhì)量的流媒體播放效果[5]。第六章對論文進行了總結(jié)，并對未來工作進行展望。第二章介紹多人語音系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。本文研究并設(shè)計了應(yīng)用層多播樹模型，采用單樹結(jié)構(gòu)的應(yīng)用層多播樹建立方案，按照一定的算法，構(gòu)建了一棵滿足音頻服務(wù)要求的單源多播樹，實現(xiàn)應(yīng)用層組播?？捎糜诜植际椒抡?、多方實時游戲、大規(guī)模協(xié)作應(yīng)用等，但這三種方案對于應(yīng)用層多播的模型、性能分析、性能優(yōu)化都沒有進行研究。目前在Peer to Peer 網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)的應(yīng)用層多播方案主要有三種：CAN Multicast、Scribe、Bayeux。2002年，Suman Banerjee 在ACM SIGCOMM上發(fā)表了基于NICE 應(yīng)用層多播的論文。很多大學和研究院都在進行這方面的研究。將流媒體技術(shù)與P2P技術(shù)結(jié)合在一起，改善了以前需要高性能服務(wù)器為流媒體服務(wù)并解決了寬帶限制的問題，但是在音視頻直播應(yīng)用中，對等網(wǎng)絡(luò)方法面臨一些問題：1）由于P2P流媒體系統(tǒng)中節(jié)點的行為的動態(tài)性，如何在動態(tài)的運行環(huán)境下保證流媒體的服務(wù)質(zhì)量，需要深入了解流媒體對QoS的要求和網(wǎng)絡(luò)流量分析等方面的知識，研究高效率、低代價的QoS保障機制。由于P2P流媒體傳輸?shù)膬?yōu)越性，基于P2P的流媒體服務(wù)體系己經(jīng)引起了許多大學、研究機構(gòu)、商業(yè)機構(gòu)的重視。在解決了流媒體的關(guān)鍵技術(shù)問題后，流媒體技術(shù)的應(yīng)用必然會在未來的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮更重要的作用，并在一定程度上改變?nèi)藗兪褂镁W(wǎng)絡(luò)的方式。應(yīng)用層組播克服了IP 組播的缺陷[1]：無需更改網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置，在客戶機間復制和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)報沿邏輯鏈路轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)路由、復制、轉(zhuǎn)發(fā)功能均由客戶機完成，客戶機間建立一個疊加在IP 網(wǎng)絡(luò)上、實現(xiàn)組播業(yè)務(wù)邏輯功能性網(wǎng)絡(luò)，要實現(xiàn)這樣的功能，就必須建立對應(yīng)的應(yīng)用層多播樹。中心服務(wù)器客戶端客戶端客戶端傳統(tǒng)C/S模式客戶端客戶端客戶端客戶端客戶端P2P網(wǎng)絡(luò)工作模式 傳統(tǒng)C/S模式與P2P網(wǎng)絡(luò)工作模式的比較而在當前較流行的基于P2P的網(wǎng)絡(luò)電視、視頻點播、視頻會議等以流媒體為核心的新業(yè)務(wù)應(yīng)用中，隨著對等網(wǎng)絡(luò)和覆蓋網(wǎng)等技術(shù)的提出，出現(xiàn)了“應(yīng)用層組播”技術(shù)。和傳統(tǒng)的C/S模式不同，每臺主機可以直接連接到其它主機進行數(shù)據(jù)交換，而不需要通過連接到中間服務(wù)器。因此，隨著客戶數(shù)目的快速增長，在傳統(tǒng)的C/S(Client/Server)模式下，服務(wù)器端的資源很快被耗盡，成為系統(tǒng)服務(wù)能力的瓶頸所在，同時用戶的服務(wù)質(zhì)量也難以得到保證。隨著計算機處理能力的日益增強和寬帶網(wǎng)絡(luò)的逐漸普及，人們希望互聯(lián)網(wǎng)不僅僅只提供網(wǎng)頁瀏覽、文件下載等簡單業(yè)務(wù)，并且能提供“邊下載邊觀看音視頻”的多媒體服務(wù)，這種“邊下載邊播放的應(yīng)用就是大家所熟悉的流媒體應(yīng)用。 2) The latency between the central control server and the node is oversized and imbalanced, which causes some problems, such as not ideal of the audio frequency quality, and the lag of the receive of pronunciation package.However, the introduction of P2P and the technology of the application layer broadcasts, as the support technology of multiperson phonetic system, can breakthrough those limits, and solve the above problems effectively. It provides the user high grade audio frequency service, which transports audio data through establishing and dynamicly maintaining multicast tree based on P2P application layer. After analyzing the P2P technology and the technology of the broadcasts of the application layer thoroughly, designing the construction and the dynamic maintenance algorithm of the broadcast tree of the application layer, and then realizing the phonetic system based on the P2P multiperson in the simulation experiment platform. The test has indicated that the function of the multiperson phonetic system has achieved. The system can provide the user high quality audio frequency service generally, and has a good extendibility. However, as a result of the insufficience of the balanced load, the stability of performance waits for enhancing.Keyword: Voice over。測試表明，多人語音系統(tǒng)的功能實現(xiàn)基本達到目標。它的弊端在于：1）大量數(shù)據(jù)集中在服務(wù)器上存儲和傳輸，不僅對中央服務(wù)器的帶寬和處理能力要求很高，而且使得多人語音系統(tǒng)嚴重依賴于中央服務(wù)器，導致系統(tǒng)可擴展性差、可靠性差；2）中央服務(wù)器到與會節(jié)點時延過大且不均衡，造成音頻質(zhì)量不理想和語音包接收滯后等問題。在傳統(tǒng)的多人語音系統(tǒng)中，通常采取C/S(Client/Server)模式，即用戶從語音服務(wù)器點擊收聽，然后語音服務(wù)器以單播的方式把音頻流推送給用戶。在深入分析P2P技術(shù)和應(yīng)用層多播技術(shù)后，設(shè)計了應(yīng)用層多播樹的構(gòu)建和動態(tài)維護算法，然后根據(jù)劃分的各功能模塊，在仿真實驗平臺上實現(xiàn)了基于P2P的多人語音系統(tǒng)。s band width and the handling ability, also causes the multiperson phonetic system to rely on the central server seriously, and leads to the bad extendibility and reliability of the system。 Multicast tree目錄摘 要 IAbstract II目錄 III第一章 緒論 1 研究背景 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 本文的研究內(nèi)容 4 論文的結(jié)構(gòu) 4第二章 多人語音系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù) 5 P2P技術(shù) 5 應(yīng)用層組播技術(shù) 8 本章小結(jié) 9第三章 多人語音系統(tǒng)的設(shè)計 10 P2P多人語音系統(tǒng)的方案設(shè)計 10 基于P2P的應(yīng)用層多播樹的算法設(shè)計 12 本章小結(jié) 18第四章 仿真系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 19 仿真實驗平臺的設(shè)計 19 多人語音仿真系統(tǒng)的功能模塊 21 網(wǎng)絡(luò)與媒體數(shù)據(jù)傳輸管理模塊 21 節(jié)點組織與管理模塊 23 基于“心跳”的通信管理模塊 26 音頻管理模塊 26 本章小結(jié) 27第五章 仿真實驗 28 仿真參數(shù)說明 28 功能仿真 28 性能仿真 29 本章小結(jié) 30第六章 總結(jié)和展望 31 總結(jié) 31 展望 31致 謝 33參考文獻 34第35頁第一章 緒論 研究背景計算機網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，深刻地改變了人們的工作、生活和思維方式。流媒體直播不僅數(shù)據(jù)量大，需要巨大的存儲空間，而且對網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶崟r性要求比較高。P2P節(jié)點之間關(guān)系是平等的、直接聯(lián)系的。基于P2P技術(shù)的流媒體系統(tǒng)的可擴展能力，為構(gòu)建大規(guī)模流媒體傳輸系統(tǒng)提供了一種低成本且有效的解決方案。IP組播相對而言是一種好的解決方法，但Internet中多數(shù)ISP不支持IP 組播, 造成其發(fā)展受限。而引入P2P技術(shù)和應(yīng)用層多播技術(shù)，作為流媒體的新研究平臺，無疑給流媒體的發(fā)展和應(yīng)用開創(chuàng)了新的道路。而PPLive、Mysee網(wǎng)站等主要將媒體播放與P2P技術(shù)結(jié)合在一起，改善了以前需要高質(zhì)量服務(wù)器為媒體文件服務(wù)，并解決了寬帶限制的問題，提高了用戶觀看媒體文件的速度及質(zhì)量；OICQ通過目錄服務(wù)器建立聊天雙方點對點的連接，及時發(fā)送聊天信息，解決了海量信息存儲、轉(zhuǎn)發(fā)困難等問題。如IBM中國研究院成功的將層次式的流合并技術(shù)集成到P2P視頻點播系統(tǒng)中，而美國奧利根大學提出的PALS，則利用了媒體流的分層編碼技術(shù)，各個節(jié)點發(fā)送不同層的編碼流，由接收者根據(jù)自身的能力選擇接收若干層的編碼。而應(yīng)用層多播的研究，作為覆蓋網(wǎng)絡(luò)研究的一個方向，是國際上剛剛興起的研究熱點。 也在NOSSDAV 上發(fā)表了基于PeertoPeer 網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層多播的論文Bayeux[4]。其中對于Peer to Peer 覆蓋網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用層多播研究還處于探索階段。與原先的Peer to Peer 網(wǎng)絡(luò)相比，只增加少量的開銷就實現(xiàn)了多播功能，同時繼承了Peer to Peer 網(wǎng)絡(luò)的支持大規(guī)模、支持成員動態(tài)變化的特性。主要研究內(nèi)容是：在基于P2P的流媒體直播系統(tǒng)中，整個P2P網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)。本文的組織結(jié)構(gòu)如下所示： 第一章緒論中首先介紹了課題的研究背景及現(xiàn)狀、傳統(tǒng)流媒體直播系統(tǒng)存在的問題，以及采用P2P技術(shù)和應(yīng)用層多播技術(shù)構(gòu)建流媒體直播系統(tǒng)的優(yōu)勢，最后介紹了本文的主要研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)。第五章介紹仿真實驗的實驗平臺的設(shè)計和仿真實驗的設(shè)計，并對測試結(jié)果進行了客觀的分析。本章將重點介紹基于P2P的多人語音系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)。它完善了傳統(tǒng)的C/S架構(gòu)，并在一定程度上提高了流媒體服務(wù)系統(tǒng)的傳輸速率和服務(wù)質(zhì)量。雖然CDN從一定程度上減輕了主干網(wǎng)絡(luò)負擔，提高用戶訪問網(wǎng)站的響應(yīng)速度，并減少了傳輸延遲，但是高昂硬件成本和部署成本是它最大的缺點。它的主要優(yōu)點是能夠有效地減少了多點通信中的帶寬消耗。每個終端(也稱節(jié)點)同時具有客戶端和服務(wù)器功能，即每臺計算機既能充當網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的請求者，又能對其他計算機的請求做出響應(yīng)，提供資源與服務(wù)。P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，又稱為P2P覆蓋網(wǎng)結(jié)構(gòu)，是指P2P網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的邏輯組織結(jié)構(gòu)，即節(jié)點互聯(lián)的拓撲結(jié)構(gòu)和節(jié)點在與相鄰節(jié)點保持連接時的行為規(guī)范，一般用一個連通的圖來表示。(1)集中式拓撲集中式P2P網(wǎng)絡(luò)拓撲通過一個中心服務(wù)器來記錄和索引共享信息以及回答對這些信息的查詢。最大的問題是容易造成中心服務(wù)器單點故障。這種拓撲的優(yōu)點是網(wǎng)絡(luò)配置簡單，不需要中心服務(wù)器支持，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小的時候具有很好的查詢效率。因此目前對這種結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的研究集中在改進發(fā)現(xiàn)算法和轉(zhuǎn)發(fā)策略上。這類網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點都被分配一個虛擬地址，同時用一個關(guān)鍵字來表示其可提供的共享內(nèi)容。這類網(wǎng)絡(luò)的代表系統(tǒng)是Chord[15]、Pastry[14]、CAN等。 基于P2P的流媒體技術(shù)P2P實時流媒體技術(shù)是P2P技術(shù)與流媒體技術(shù)的結(jié)合，其核心思想就是把P2P技術(shù)應(yīng)用于實時流媒體數(shù)據(jù)的分發(fā)中去，把網(wǎng)絡(luò)層的組播功能轉(zhuǎn)移到應(yīng)用層實現(xiàn)，充分有效地利用各個節(jié)點的資源。 P2P流媒體直播技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展和普及為P2P流媒體業(yè)務(wù)發(fā)展提供了強大市場動力。 應(yīng)用層組播技術(shù) 應(yīng)用層組播技術(shù)的概念應(yīng)用層組播技術(shù)利用對等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在底層網(wǎng)絡(luò)之上構(gòu)建一個應(yīng)用層覆蓋網(wǎng)絡(luò)，將組播路由功能從路由器轉(zhuǎn)移到端系統(tǒng)上，然后在端系統(tǒng)的應(yīng)用層建立發(fā)送端和接收端之間的組播轉(zhuǎn)發(fā)樹。為了達到高效，發(fā)送者不需要給每個接收者發(fā)送數(shù)據(jù)，只需要給部分接收者發(fā)送數(shù)據(jù)，這部分接收者再負責把接