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基于P2P传输的VOD素材同步系统的设计与实现

作　者: 张高森
导　师: 唐继勇；王新扬
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 对等网络视频点播素材同步 NAT穿透
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 12次
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内容摘要

随着数字电视技术和互联网技术的迅速发展,传统电视的模式已经不能满足人们的需求,视频点播渐渐的发展起来。视频点播发展中最大的问题就是网络传输的问题,大量的音视频文件需要更多带宽和服务器的支持,传统的VOD(视频点播)应用基于C/S模型性能较差,对服务器的依赖也比较高。为了解决音视频文件在互联网中传输的问题,基于P2P模式的文件分发技术被提出来。在P2P模式中网络中的用户节点不但是客户端同时也作为服务器。P2P模式使得服务器分散开来,这样在互联网中的主机资源就被更加高效合理的利用起来。本文首先对P2P的网络模型产生和发展进行了简单的介绍。然后将P2P和C/S网络模型做了一些比较,概括了他们之间的优缺点和常用方式。最后选择了比较成熟的BT协议进行了分析和研究。BT协议是目前使用最为广泛的P2P文件分发协议之一,通常用于多用户之间传输大型的文件。不过BT系统也存在着一些问题并不完全适用于当前我们的系统应用。本文中的素材同步系统是在BT协议的基础上,根据实际使用情况对其进行了修改与扩充,以满足客户需求。在片段选择算法上对实时性和顺序性进行了更高的要求,考虑了不同的机制来管理用户节点之间的数据共享。本系统将音视频文件分块存储在普通节点上,达到服务分散化并使用节点的ID编号来进行不同网络节点协作的优化,同时采用基于UDP协议的NAT方式来实现内网节点之间的穿透,从而使各种类型的节点都可以加入到整个系统中。本系统放弃了BT协议中采用下载“种子”文件并与Tracker服务器连接共享文件的方式,而采用数据库的方式完成文件的查找与定位。并根据系统的特殊性加入了种子服务器与非种子服务器的设定优化了下载方式。为了解决服务器的负载均衡问题,我们根据用户的行为和各种分布规律,设计了系统的媒体文件的存储和同步策略,并设计了文件重发布的策略,比如按时间、按热度等。本文的意义在于以P2P的方式实现了VOD素材的同步,缓解了服务器压力,降低了整个系统的运营成本,同时也为用户提供了更优质的服务。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章引言  9-13
  1.1 研究背景及依据  9
  1.2 研究现状和发展趋势  9-10
  1.3 内容分发网络概述  10-11
  1.4 本文的内容和章节的安排  11-13
第二章 P2P 简介与常见模型分析  13-22
  2.1 P2P 的定义与特点  13
  2.2 常见的P2P 网络结构  13-18
    2.2.1 集中式的P2P 网络结构  14-15
    2.2.2 完全分布式的非结构化P2P 网络结构  15-16
    2.2.3 完全分布式结构化的P2P 网络  16-17
    2.2.4 混合式的P2P 网络结构  17-18
  2.3 P2P 网络和传统C/S 网络的比较  18-20
  2.4 P2P 模式带来的一些问题  20-21
  2.5 本章小结  21-22
第三章 BitTorrent 协议及相关技术分析  22-36
  3.1 BitTorrent 系统的构成与分析  22-26
    3.1.1 基于BitTorrent 协议软件的工作流程  22-23
    3.1.2 BT 协议  23-26
  3.2 P2P 内网传输  26-33
    3.2.1 NAT 类型简介  27-30
    3.2.2 NAT 穿透解决方案  30-33
  3.3 负载均衡简介  33-35
  3.4 本章小结  35-36
第四章 VOD 素材同步系统的设计  36-45
  4.1 应用环境简述  36-37
  4.2 常见P2P 系统本系统与的异同  37-44
    4.2.1 常见P2P 系统特点  37-40
    4.2.2 本系统特点  40
    4.2.3 系统差异及解决方案  40-44
  4.3 本章小结  44-45
第五章系统主要模块设计与实现  45-73
  5.1 素材同步系统需求  45-46
    5.1.1 系统总体需求  45
    5.1.2 主要功能需求  45
    5.1.3 主要非功能需求  45-46
  5.2 素材同步系统的结构  46-48
  5.3 主要模块的设计与实现  48-68
    5.3.1 数据库操作  48-53
    5.3.2 数据交换  53-58
    5.3.3 Bitmap 模块  58-60
    5.3.4 文件缓冲  60-63
    5.3.5 负载均衡模块  63-65
    5.3.6 Log 和配置信息模块  65-68
  5.4 系统运行环境与结果  68-72
  5.5 本章小结  72-73
第六章总结与展望  73-75
  6.1 本文完成的主要工作  73-74
  6.2 对未来的展望  74-75
致谢  75-76
参考文献  76-79

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