基于Gossip协议的P2P流媒体系统.pdfVIP

大 庆 石 油 学 院 学 报 第33卷 第 2期 2OO9年 4月 J()URNAI0FDAQING PETR0IEUM INSTITUTE Vo1．33 No．2 Apr． 20O9 基于 G0ssip协议的P2P流媒体系统 曲丽君 (青岛农业大学 网络管理中心，山东 青岛 266lO9) 摘 要 ：在分析 P2P(peer—t0一peer)流媒体系统的典型模型的基础上 ，设计一种基于G0ssip协议的 P2p网络流媒 体直播系统．该系统可以为每个节点独立地选择 良好的伙伴节点，节 点的自组织能力能够有效地减轻服务器的压力．实 验表 明，该系统能够充分利用 自身节点的剩余带宽，动态适应 网络拓扑的变化 ，提高流媒体直播 的服务质量． 关 键 词 ：P2P；流媒体 ；Gossip协议 ；伙伴节点；服务质量 中图分类号 ：TP393 文献标识码 ：A 文章编号 ：1OOO一1891(2009)O2—0098一O5 0 引言 随着互联网的广泛普及和宽带网络的高速发展 ，对网络带宽要求较高的网络多媒体技术也迅速发展 起来，其 中基于 P2P(peer—to—peer)网络r】 的流媒体相关技术与应用成为研究热点．传统的流媒体系统 基于客户端 ／月艮务器 (c／s)模式 ，其服务器性能及服务器端的带宽资源有限，严重阻碍流媒体服务质量 的 提高和容量的扩大．将 P2P网络引入流媒体服务中，可直接减轻服务器端负载，并可支持更大范围的流媒 体发布，具有广泛的应用前景．由此，笔者提出一种基于Gossip[ 协议的P2P网络的流媒体直播系统 (PPToSee)．该系统融合了P2P网络和传统 的C／S技术的优点，以数据为驱动在应用层建立覆盖 网络 (()verIayNetwork)[，采用 Gossip协议分发消息 ，包括节点的加入 、退出等．采用超级节点和普通节点的 分层管理方式 ，使整个 P2P网络的节点更加易于管理和维护 ，避免发生网络拥塞，能够提高流媒体直播系 统的服务质量，满足大量用户的大规模实时直播的需求． 1 系统模型 P2P流媒体 主要分为基于树状拓扑协议及扩展的模型(Tree asedprotocolandextensions)和基于 网状协议的模型 (Mesh_basedprotoco1)． 1．1 基于树状拓扑协议及扩展的模型 基于树状拓扑协议及扩展的模型是把覆盖网络中的节点组织成一棵应用层组播树 ，树的父节点负责 为子节点传送数据．PeerCast_7]、NICEL和 Zigzag 是典型的基于此模型的系统．基于树状拓扑协议模 型构造和传输算法简单 ，但也存在缺点 ：(1)叶子节点只作为纯客户端 ，没有参与流媒体的分发 ，而叶子节 点在树中占的比例大，从系统角度看 ，负载分布不均衡．(2)在组播树中，节点离根节点越远 ，数据的传播 时延越大 ，树的深度应该尽可能短，但每个节点的有限输 出带宽限制了节点的宽度．理想 的组播树是在深 度和宽度之间进行有效平衡和权衡的结果．(3)在组播树中，每个节点都只有一个父节点 ，子节点的服务 质量依赖于父节点，一旦父节点失效或离开系统 ，则它的子节点需要被重新插人到组播树中，系统对树的 恢复速度对及影响的子节点的服务质量产生严重影响． 为了解决节点 稳定的问题 ，可以在树结构中预先为每一个节点确定一个备用节点．一旦父节点离 开．子 点 1『『以通过行川迅速恢复 ，如 PR()MISE模型l1。]． 收稿 日期 ：2)((Jj【一(1l—I_；审稿人 ：袁 满 ；编辑 ：郑丽片 作者简介 ： 丽 }(1 【卜一)．女 ．硕十生，助理下程师。主要从事计算机网络与信息安全方面的研究 · Lj8 · 第 2期 曲丽君 ：基于Goss 协议的 P2P流媒体系统 1．2 基于网状协议的模型 在基于网状协议的模型中，节点之间不需要构造复杂的拓扑关系．每个节点维护其他部分节点的信 息，按照一定数据调度算法从多个节点或服务器下载数据 ，属于多对一的传输方式．这种方式形成的覆盖 网连通性较好，可以保证数据分发树足够的冗余备份，使得这种方式的健壮性和可靠性较好．这类模型中 多采用基于 Gos