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1、广西师范大学 硕士学位论文 基于DHT的可扩展的流媒体系统研究 姓名：吴绮 申请学位级别：硕士 专业：计算机软件与理论 指导教师：覃少华 20090501 I 基于基于 DHT 的可扩展的流媒体系统研究的可扩展的流媒体系统研究 研究生：吴绮 导师：覃少华 专业：计算机软件与理论 研究方向：计算机网络 年级：2006 级 摘要摘要 传统的网络应用模式中服务性能瓶颈以及单点失效的问题不仅限制了端系统资源的 充分利用，同时越来越无法满足新的分布式应用的需求。Peer-to-Peer(P2P)网络在协同 工作、分布式信息共享、大规模并行计算等方面显示出独特优势，使其成为新的发展热点。 对基于结构化的
2、Peer-to-Peer 覆盖网络的流媒体服务而言，如何构造一个可扩展的、节 点加入和退出时维护开销较小的流媒体体系是一个关键问题。在流媒体服务体系中 DHT 算 法的最大问题是 DHT 的维护机制较为复杂，尤其是节点频繁加入、退出造成的网络波动会 极大地增加 DHT 的维护代价，此外，使用 DHT 技术会破坏节点的物理拓扑位置信息，导 致节点间产生“路由绕路”问题，针对这些问题，本文对传统 DHT 算法进行改进,采用分 层 DHT 的技术，构造一种可扩展的、维护开销较小的结构化 P2P 系统,并将其应用于流媒 体系统中，以提高流媒体系统的传输效率和服务质量。 本文在深入分析目前存在的各种基于
3、 P2P 架构的流媒体服务系统的基本原理的基础 上，总结了它们的优缺点，并对其分发机理和可扩展性进行了充分地研究。为了更有效地 提高流媒体服务体系的可扩展性和高效性，提出了一种基于 DHT 的可扩展的流媒体服务体 系：DBS-chord（DHT-based scalable streaming system） 。该体系采用两层模型，很好 的解决了节点随意性的问题；通过使用 Vivaldi 方法来计算节点在网络坐标中的位置，使 得媒体数据的传输只需要穿越少量的网络跳数，有效地解决了节点间产生的“路由绕路” 问题，降低了底层网络的负载，使得 DBS-chord 体系具有较高的效率和可扩展性。为了更
4、 有效地快速定位和管理，采用基于 DHT 层次化的消息路由查找机制，从而实现系统中媒体 内容的快速定位和管理。 通过使用基于 C+语言平台上实现课题设计的模型的仿真，仿真实验结果表明： DBS-chord 体系与传统的 Chord 体系和 ML-chord 体系相比较具有更少的平均访问开销， 平 均维护开销和平均节点加入开销，并能够大幅度提高流媒体系统分发服务质量。课题的研 究成果具有良好的应用价值和推广价值。 本论文的研究内容源于广西教育厅基金项目“网格下的流媒体关键技术研究” 。 关键字：可扩展性 对等网络 分布式哈希 超级节点 II Research of Scalable Stream
5、ing Service System Based on Hierarchical DHT Candidate ：Qi Wu Supervisor ：Associate Prof. Shaohua Qin Speciality ：Computer Software and Theory Research Direction ：Computer Network Grade ：2006 Abstract The traditional model of network application performance bottlenecks in services, as well as single
6、 point of failure not only limits the client full use of system resources, but also increasingly unable to meet the new needs of distributed applications. And Peer-to-Peer (P2P) networks in collaborative work, distributed information sharing, such as large-scale parallel computing show unique advant
7、ages, making it a hot new development. Based on Peer-to-Peer overlay network for streaming media services, how to construct a scalable, node joining and maintenance costs less when the streaming media system is a key issue.the biggest problem of DHT algorithmis is the maintenance of complex mechanis
8、ms, in particular, frequent node join the network from the fluctuations caused by greatly increased DHT maintenance cost, based on this, the proposed algorithm to improve the traditional DHT, the DHT stratified technology, construction of a scalable, cost less to maintain the structure of P2P system
9、s, and systems used in streaming media, streaming media system to improve transmission efficiency and service quality. Firstly,we introduce the common peer-to-peer systems based DHT in Internet and summarize their advantages and disadvantages. Secondly, a DHT-based scalable streaming media:DBS-chord
10、. The system using the two-layers model, a good solution to the problem of arbitrary nodes; Vivaldi calculated by using the coordinates of nodes in the network location, making data transmission media need only pass through a small number of hops of the network, an effective solution to the node lea
11、ds to a “detour routing“ problem, reducing the load on the underlying network allows DBS-chord system with high efficiency and scalability. Based on the levels of DHT-based routing to find the information mechanisms for the data section of the media to access information and hold data section of the
12、 abstract node positioning across the P2P network into a distributed hash table, in order to achieve system rapid positioning of media content and management. The experimental results show that conventional Chord-based system compared to, DBS-chord system with the III average query costs less, the a
13、verage maintenance costs, the average overhead and the node to join node failure of a large-scale stability of better. Finally, with C+ language model designed to achieve the subject of the simulation test system. The research work in my paper is affiliated with the GuangXi office of education scien
14、ce foundation project“Research on the P2P Streaming Media Service Architecture and its Key Technology”. Keywords: scalability； peer-to-peer；DHT；super peer 论文独创性声明论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工 作及取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或其 他机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和 集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。
15、研究生签名： 日期： 论文使用授权声明论文使用授权声明 本人完全了解广西师范大学有关保留、使用学位论文的规定。广西师范 大学、中国科学技术信息研究所、清华大学论文合作部，有权保留本人所送 交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存 论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密 论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分 内容。论文的公布（包括刊登）授权广西师范大学学位办办理。 研究生签名： 日期： 导 师签名： 日期： 第一章第一章 绪论绪论 1.1 研究背景 1.1 研究背景 随着宽带技术的日趋普及和通讯网络技术的快速发展
16、，在计算机互联网上产生和提供 了大量的网络服务， 网络中的数据信息不断增加， 数据分布由集中向分散发展， 原有的 C/S 架构方式暴露出如负载容量有限，过分依赖中央服务器的正常运作等问题。具有大量信息 资源且少依赖或不依赖中央服务器特性的 Peer-to-Peer(P2P)网络技术应运而生。 1.2 流媒体分发服务研究现状 1.2 流媒体分发服务研究现状 流媒体的分发服务主要有四种类型1：C/S 模式的流媒体分发服务；基于 CDN 的 流媒体分发服务；基于 IP 组播的流媒体分发服务；基于 P2P 的流媒体分发服务。 1.2.1 C/S 模式的流媒体分发服务 1.2.1 C/S 模式的流媒体分发服务 在传统的 C/S 模式的流媒体分发服务中，如图 1-1 所示，服务器是网络的控制核心， 服务器以单播的形式和每个客户建立连接，信息和数据都保存在服务器端，只有服务器端 具有控制能力，客户端基本上是一个高性能的 I/O 设备。由于流媒体服务具有高带宽、持 续时间长
