【正文】 . 2 本文的研究內容 ............................................................................................ 4 論文的結構 .................................................................................................... 4 第二章 多人語音系統(tǒng)中的關鍵技術 ....................................................................... 5 P2P 技術 ........................................................................................................ 5 應用層組播技術 ............................................................................................ 8 本章小結 ........................................................................................................ 9 第三章 多人語音系統(tǒng)的設計 ................................................................................. 10 P2P 多人語音系統(tǒng)的方案設計 .................................................................. 10 基于 P2P 的應用層多播樹的算法設計 ..................................................... 12 本章小結 ...................................................................................................... 18 第四章 仿真系統(tǒng)設計與實現(xiàn) ................................................................................. 19 仿真實驗平臺的設計 .................................................................................. 19 多人語音仿真系統(tǒng)的功能模塊 .................................................................. 21 網(wǎng)絡與媒體數(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 ...................................................................................................... 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 ...................................................................................................... 30 第六章 總結和展望 ................................................................................................. 31 總結 .............................................................................................................. 31 展望 .............................................................................................................. 31 致 謝 .......................................................................................................................... 33 第 IV頁 參考文獻 ...................................................................................................................... 34 第 1 頁 第一章 緒論 研究背景 計算機網(wǎng)絡和通信技術的飛速發(fā)展，深刻地改變了人們的工作、生活和思維方式。 P2P節(jié)點之間關系是平等的、直接聯(lián)系的。 IP組播相對而言是一種好的解決方法，但 Inter中多數(shù) ISP不支持 IP 組播 , 造 成其發(fā)展受限。而 PPLive、 Mysee網(wǎng)站等主要將媒體播放與 P2P技術結合在一起，改善了以前需要高質量服務器為媒體文件服務，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量； OICQ通過目錄服務器建立聊天雙方點對點的連接，服務器 路由器 路由器 終端 路由器 路由器 路由器 終端 終端 第 3 頁 及時發(fā)送聊天信息，解決了海量信息存儲、轉發(fā)困難等問題。 而應用層多播的研究，作為覆蓋網(wǎng)絡研究的一個方向，是國際上剛剛興起的研究熱點。其中對于 Peer to Peer 覆蓋網(wǎng)絡上的應用層多播研究還處于探索階段。主要研究內容是： 在基于 P2P的流媒體直播系統(tǒng)中，整個 P2P網(wǎng)絡的拓撲結構是系統(tǒng)架構的基礎。 第五章 介紹仿真實驗的實驗平臺的設計和仿真實驗的設計，并對測試結果進行了客觀的分析。它完善了傳統(tǒng)的 C/S架構，并在一定程度上提高了流 媒體服務系統(tǒng)的傳輸速率和服務質量。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。 P2P網(wǎng)絡結構，又稱為 P2P覆蓋網(wǎng)結構，是指 P2P網(wǎng)絡中節(jié)點的邏輯組織結構，即節(jié)點互聯(lián)的拓撲結構和節(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。最大的問題是容易造成中心服務器單點故障。因此目前對這種結構網(wǎng)絡的研究集中在改進 發(fā)現(xiàn)算法和轉發(fā)策略上。這類網(wǎng)絡的代表系統(tǒng)是 Chord[15]、 Pastry[14]、 CAN等。 第 8 頁 P2P 流媒體直播技術 網(wǎng)絡的迅猛發(fā)展和普及為 P2P流媒體業(yè)務發(fā)展提供了強大市場動力。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收到的數(shù)據(jù)轉發(fā)給其他接收者，直到所有接收者都收到數(shù)據(jù)，即把發(fā)送者的負擔，分配到了其他成員身上。 組播節(jié)點的組織方法 在應用層組播網(wǎng)中，數(shù)據(jù)路由、復制、轉發(fā)功能都由組播成員節(jié)點完成，如何構建一個有效的應用層組播架構是在構成應用層組播網(wǎng)絡時所必須解決的問題。節(jié)點的加入是指新的節(jié)點請求加入到組播組的過程。 第 10 頁 第三章 多人語音系統(tǒng)的設計 P2P 多人語音系統(tǒng)的方案設計 在整個 P2P多人語音系統(tǒng)的體系結構中， P2P網(wǎng)絡的拓撲結構直接決定了該服務系統(tǒng)的響應效率及服務質量。 2) 不需要一個有龐大帶寬和強大處理能力的服務器為 眾多用戶提供廣播服務，所需要的只是一個索引服務器（組織管理客戶端節(jié)點）和一個音頻數(shù)據(jù)源。當一個新的客戶端節(jié)點 C請求 加入 P2P網(wǎng)絡時，首先會向服務器 S發(fā)出連接請求，服務器查看多播樹是否仍具有服務能力，如果有，則響應節(jié)點 C的請求，根據(jù)一定算法將節(jié)點 C加入到樹中。 單源的 P2P流媒體傳輸由一個發(fā)送者向多個接收者發(fā)送數(shù)據(jù)，接收者有且只有一個數(shù)據(jù)源。 多播樹中的普通節(jié)點包括轉播 peer和收聽 peer，它們維護的信息描述如下： ① 網(wǎng)絡地址。 Ci為節(jié)點 i已經(jīng)擁有的子節(jié)點數(shù)目，列表包含子節(jié)點的地址信息。可靠性高的節(jié)點應該盡量處在離根近的地方，以保證整棵樹的穩(wěn)定。在對節(jié)點的選擇時，可以根據(jù)不同服務質量的需求采用不同 的策略。 α、 β、 γ根據(jù)策略需求為上下限范圍為 [0,1]之間的數(shù)值。 雖然在 P2P網(wǎng)絡中各節(jié)點地位都是平等的，可以互相之間建立連接，實現(xiàn)信息共享，而處于 NAT后的節(jié)點打破 了這種平等，但是 NAT使得內部網(wǎng)絡具有高安全性。如果樹中所有節(jié)點都無法給 F節(jié)點提供滿足基本要求的服務，若 F節(jié)點的上行帶寬小于請求帶寬，轉 4）；若 F節(jié)點的上行帶寬大于請求帶寬，則查詢索引服務器看是否存在 NAT后的節(jié)點，若存在，轉 3）；否則轉 4）。節(jié)點的退出方式可以分為兩種：正常退出和非正常退出。如圖 所示。多播樹的建立和維護算法的好壞將直接決定流媒體直播系統(tǒng)的連接效率，進而影響 P2P的服務質量。下面對仿真平臺作詳細的介紹。每個節(jié)點都有一個消息隊列，用來保存其它節(jié)點發(fā)過來的但還沒有處理的消息。 填 充 消 息 的 d e l a y 和d i s p a t c h T i m e 屬 性 , 將 消 息 加 入節(jié) 點 B 的 消 息 隊 列 中節(jié) 點 A 向 節(jié) 點 B 發(fā) 送 消 息節(jié) 點 A節(jié) 點 B 圖 消息的發(fā)送過程 G）消息的處理 從上面消息的放送過程中可以看到，一個節(jié)點向另一個節(jié)點發(fā)送消息，消息會馬上加入到該節(jié)點的消息隊列中。仿真系統(tǒng)內部的定時器的使用方法和其它的定時器非常類似，需要周期性運行的任務只需要實現(xiàn) TimerTask 接口，然后在將任務加入到定時器的時候，提供一個運行周期參數(shù)就可以了。 (3) 響應節(jié)點的通信。 圖 節(jié)點離開的過程 結束 ，等待下次調度 是否是葉子節(jié)點退出 服務器查詢節(jié)點列表，獲取發(fā)出離開請求或異常離開的節(jié)點的信息 是否發(fā)現(xiàn)節(jié)點的異常退出 是 是 否 開 始 索引服務器查詢 收到的信息；運行心跳檢測機制，定時檢測網(wǎng)絡狀態(tài) 是否有節(jié)點的離開請求 是 否 否 該節(jié)點的每一個子節(jié)點都向服務器發(fā)送加入請求，以每顆子樹為單位請求（嫁接法） 啟 動節(jié)點的加入算法 有子樹的加入請求被拒絕？ 否 是 該子樹中的每 一個節(jié)點以單個的形式向服務器發(fā)出加入請求 啟動節(jié)點的加入算法 節(jié)點退出網(wǎng)絡，樹重構完畢， 更新索引服務器和相關節(jié)點中的信息 第 26 頁 基于“心跳”的通信管理模塊 在時時刻刻都在變化的網(wǎng)絡中，為了維持系統(tǒng)的健壯性， 系統(tǒng)必須不斷更新多播樹中所有節(jié)點的實時信息，并處理各種突如其來的 變故，避免系統(tǒng)崩潰。網(wǎng)絡與媒體數(shù)據(jù)傳輸管理模塊有兩個作用，一是索引服務器對多播樹的結構信息和節(jié)點列表進行維護，二是管理媒體數(shù)據(jù)的傳輸；節(jié)點組織與管理模塊對節(jié)點的加入和退出進行處理，以構建和動態(tài)維護多播樹；基于“心跳”的通信管理模塊主要用于管理網(wǎng)絡中節(jié)點之間的定時通信，以保證網(wǎng)絡狀態(tài)地實時更新，并可檢測網(wǎng)絡的異常；音頻管理模 塊則作用于客戶端，處理接收到的音頻數(shù)據(jù)包，供用戶播放，并向子節(jié)點復制轉發(fā)音頻數(shù)據(jù)包