基于P2P网络流媒体传输技术的研究

基于P2P网络流媒体传输技术的研究西南科技大学网络教育学院i摘要随着网络技术的快速发展和网络应用的不断扩展，网络视频传输的应用已成为近年来研究的一个热点，它将逐步成为人们工作、学习和生活必不可少的部分，在网络上传输实时视频需要多方面的技术相配合，其中包括编码技术、缓冲技术、压缩技术以及传输技术等。数据量大是视频信息的突出特点，较小的时延抖动是视频通信最基本的要求，高效快速的视频压缩技术及捕捉图像的速率成为影响视频传输实时性的关键所在。本文首先阐述了P2P网络的概念和流媒体技术的发展趋势，分析了传统视频传输应用系统的不足，结合现代视频技术、通信技术及P2P网络的技术特点，提出了基于P2P网络的视频传输系统方案。关键词P2P；视频传输；Winsock；丢包率；压缩质量；捕捉速基于P2P网络流媒体传输技术的研究西南科技大学网络教育学院iiABSTRACTAsthenetworktechniqueisdevelopingrapidlyandthenetworkapplicationsareexpanding,net-videotransmissionApplicationsystemhasbeenbecomingahotpotinrecentyears.Itwillbeanimperativepartinourwork,studyandlive.Real-timeVideotransmissionsovernetworkincludemanyimportanttechnologies，suchascoding,buffering,compressingandtransmissiontechnology.Theoneofimportantfeaturesofthevideostreamishowtoprocessthehugevideodata.Duetolimitedbandwidthandstringentrequirementsofreal-timevideoplayback,videocoding,Qualitysettingofthecompressorandframerateofstreamingvideocapturearethepivotalfactorofreal-timevideotransmissionformanyvisualcommunicationapplications.Thepaper,firstly,intraducesP2Pnetworkstechnologyandthedevelopmenttrendofmultimedia,comparedwiththetraditionalNet-videotransmissionsystem,combinedwiththedevelopmentofthenewvideoandcommunicationtechnology,anewscenarioisbroughtforwardasthatbasedonP2P.Next,aimingtothefactorsthateffecttheperformanceofvideotransportinginreal-time,sometechnologyaboutvideostreamingandtransmissionarediscussedandstudied,astrategyforadjustingthecompressingqualityandframerateofcapturetofitthevariationbandwidthisputforwardwithH.263forascordingarithmetic.basingonthat,videotransmissionapplicationisdesignedindetail,includingsoftwarestructure,algorithmsanddatastructure.Finally,theperformanceofthesystemisevaluatedqualitativelyandquantitatively.Furtherresearchisdiscussedtowardstheendofthepaper.KeywordsP2P;videotransmission;winsock;drop-rate;compressingquality;capture-rate基于P2P网络流媒体传输技术的研究第1页前言随着现代科学技术的迅猛发展，计算机技术已渗透到各个领域，成为各行业必不可少的工具，特别是Internet技术的推广和信息高速公路的建立，使IT产业在市场竞争中越发显示出其独特的优势，步入数字化时代，有巨大的数据信息等待着加工处理和传输，这使得对数据库的进一步开发和利用显得尤为迫切。作为国内市场的一些中小超市，他们在信息化过程中的步伐要落后大中型超市，而对于这些企业的资源管理，信息的存储和处理也显的迫切需要，要适应市场竞争，就需要有高效的处理方式和管理方法，因此加快超市的电算化进程是必不可少的。我通过对市场的调查，针对现在各中小超市对销售业务的实际需要，开发了这套超市管理系统。在开发过程中，我针对当前各超市管理特点和技术人员的实际水平，采用基于b/s模式的网站形式操作环境，在系统设计过程中，我们尽量采用一些易懂易读的界面，使用户可以在短期内完全掌握。在功能方面，我们借鉴现在市场上流行的财务软件的特点，抛去泛泛不实用的缺点，使我们设计的系统在功能上极贴近中小超市的使用要求。在设计过程中，我们始终把系统的正确性放在首位，力求数据的完整，处理的正确性。在此基础上优化程序代码，加速系统运行和减少对系统资源的占用。作为一家中小型超市，他们的主要业务是销售产品，目前系统运做中存在很多题，所有的进货单，出货单都是人工填写，耗时而且易出现错误；库存也是人工记帐，无法随时掌握最准确的存货情况；对于销售数据，往往要花基于P2P网络流媒体传输技术的研究第2页好多时间和精力去计算每个业务员的销售业绩，每项商品的销售状况，为了解决上述问题，提高经济效益，准备导入进销存系统进行销售，采购，库存等的计算机化管理。基于P2P网络流媒体传输技术的研究第3页第一章绪论1.1P2P的概念2P是peer-to-peer的缩写，P2P可以理解为“伙伴对伙伴”或“点对点”的较古老的技术，如产生于1979年的USENET及1984年的FidoNet都是基于P2P技术的网络，但是目前P2P己被赋予了新的含义，是旧技术新的应用模式。在P2P网络中，client和server的概念消失了，取而代之的是Servents(sevrer十clients)。最早的P2P应用是在网络资源共享方面.Napster是最早的商业P2P软件(一个MP3共享程序)，用户在一夜间遍布全球，最终由于法律原因停止使用，但这却开启了P2P应用的大门，P2P软件、相应的协议以及更深入地研究也随之发展起来。由于P2P技术所具有的特点，它在文件交换、对等计算、协同工作、即时通讯、搜索引擎、网络游戏、基于工nternet的文件存储系统、尤其在流媒体传输方面的应用越来越受到重视。目前，P2P网络还没有形成统一的标准。2000年8月成立了P2P工作组，成员包括Intel,IBM和HP公司等。发展对等网络的其他主要障碍还有版权问题、网络带宽问题、管理问题和安全等问题，如何连接电话、手机、家电、工业设备等也是P2P网络需要解决的问题。基于P2P网络流媒体传输技术的研究第4页1.2P2P的优势传统的网络模式相比，基于P2P技术的网络模式有以下一些特点:首先是分布式和去中心化，P2P本质上是一种分布式计算模型，基于P2P网络流媒体传输技术的研究第5页整个P2P的应用功能分散在各个P2P节点((Peer)中完成;其次，在网络上，P2P采用叠加的方式，和底层的网络保持无关性;最后是对称性，P2P中每个节点既是客户端，也是服务器，功能的提供是对称的，这是P2P和传统的客户服务器模式的最大差别(s)由于P2P的这些特点，使得P2P的应用具有和传统的应用不同的特点，它的扩展性强，实现方式灵活多样，部署的成本相对较低。因此，P2P网络得到越来越多的应用和重视并迅速风行，基于P2P的文件交换己经成为互联网的主流应用之一。1.3P2P网络模型1.3.1集中目录式结构中目录式P2P结构是最早出现的P2P应用模式，因为仍然具有中心化的特点也被称为非纯粹的P2P结构。用于共享MP3音乐文件的Napster是其中最典型的代表，其用户注册与文件检索过程类似于传统的C/S模式，区别在于所有资料并非存储在服务器上，而是存贮在各个节点中。查询节点根据网络流量和延迟等信息选择合适的节点建立直接连接，而不必经过中央服务器进行连接。1.3.2纯P2P网络模型P2P模式也被称作广播式的P2P模型。它取消了集中的中央服务器，每个用户随机接入网络，并与自己相邻的一组邻居节点通过端到端连接构成一个逻辑覆盖的网络。对等节点之间的内容查询和内容共享都是直接通过相邻节点广播接力传递，同时每个节点还会记录搜索轨迹，以防止搜索环路的产生。基于P2P网络流媒体传输技术的研究第6页1.3.3混合式网络模型合式模型是在纯P2P分布式模型基础上引入了超级节点的概念，综合了集中式P2P快速查找和纯P2P去中心化的优势。该模型将节点按能力不同〔计算能力、内存大小、连接带宽、网络滞留时间等)区分为普通节点和搜索节点两类(也有的进一步分为三类节点，其思想本质相同)。其中搜索节点与其临近的若干普通节点之间构成一个自治的簇，簇内采用基于集中目录式的P2P模式，而整个P2P网络中各个不同的簇之间再通过纯P2P的模式将搜索节点相连起来，甚至也可以在各个搜索节点之间再次选取性能最优的节点，或者另外引入新的性能最优的节点作为索引节点来保存整个网络中可以利用的搜索节点信息，并且负责维护整个网络的结构。1.3.4结构化网络模型谓结构化与非结构化模型的根本区别在于每个节点所维护的邻居是否能够按照某种全局方式组织起来以利于快速查找。结构化P2P模式是一种采用纯分布式的消息传递机制和根据关键字进行查找的定位服务，目前的主流方法是采用分布式哈希表(DHT)技术，这也是目前扩展性最好的P2P路由方式之一。1.4P2P应用范围于P2P所具有的技术特点，很多计算机公司、研究部门都认为该技术蕴含着巨大的商业和技术潜在价值，并从不同的角度应用和研究该技术。目前主要的应用角度有:文件交换、对等计算、协同工作、即时通讯、搜索引擎、网络游戏、基于Intemet的文件存储系统、操基于P2P网络流媒体传输技术的研究第7页作系统等。1.4.1P2P文件交换是P2P最初的应用和基本功能之一，可以说文件交换的需求直接引发了P2P技术热潮oNapster抓住人们希望通过互联网共享MP3音乐文件的需求，以P2P技术实现了自由的文件交换体系，从而引发了网络的P2P技术革命。通过P2P来搜索和下载与传统的方式最大的区别就在于不是从其它网站的服务器搜索与下载资源，而是从任何一个在线网友的机器里直接下载，当然其它网站的服务器也可以看作是一个对等点，这样真正让个人电脑实现了与服务器的平等。1.4.2对等计算们一直在尝试通过并行技术、分布式技术将多个网络节点联合起来，利用闲散计算资源来完成大规模的计算任务。而P2P对于对等计算的优势就在于每个对等点不再只是单纯的接收计算任务，它还可以根据自己的情况(比如分到的任务太多)再搜索其他空闲节点把收到的任务分发下去。然后中间结果层层上传，最后到达任务分发节点。对等点之间还可以直接交换中间结果，协作计算。按照这种方式进行，可以合理整合闲散的计算能力和资源，使得总体计算能力得到大规模提升，获得更高的计算性能价格比。1.4.3P2P协同工作同工作是指多个用户之间利用网络中的协作计算平台互相协同来共同完成计算任务，共享各种各样的信息资源等，这使得在不同地点的参与者可以在一起工作。P2P技术使得互联网上任意两台PC都基于