基于CDN和P2P技术的流媒体系统设计
现代计算机（总第三
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三
期）
M O D E R N C OM P U T E R 2009．3
基于CDN 和P2P 技术的流媒体系统设计
王煜坤
（山东畜牧兽医职业学院,潍坊261000）
摘
要：关键词：流媒体；CDN ；P2P ；内容路由；负载均衡
收稿日期：2008-12-25修稿日期：2009-02-24
作者简介：王煜坤（1981-），男，山东平原人，助教，学士，研究方向为计算机基础教育和教学自动化
分析基于CDN 和P2P 技术的流媒体系统设计方案，指出它们的优缺点,给出了一种结
合CDN 和P2P 技术的流媒体系统设计方案，提出了CDN 内容路由的负载均衡算法，对P2P 技术在CDN 网络中的应用进行了研究，提出一种应用于CDN 边缘节点P2P 网络的拓扑结构并给出了节点失效恢复策略。
0引言
随着互联网的发展，利用网络进行流媒体播放成
为一个热点。流媒体是指在Internet/Intranet 上使用流式传输技术的多媒体，流媒体在播放前不需要下载整个文件，可以边下载边观看。流媒体的特点是数据量大、传输时间长，并且对延迟、抖动、丢包率、带宽等
QoS 指标要求非常严格，在当前因特网上构建大规模的性价比高的流媒体系统是一个具有挑战性的工作。
1结合CDN 和P2P 技术的流媒体系统
在流媒体系统设计中有效的结合了CDN 与P2P
两种技术的优点，它利用CDN 技术将媒体内容转移到客户所在的自治域内，使客户访问媒体的质量大大的提高。同时在以缓存代理服务器为中心的较小范围内应用P2P 技术，使P2P 网络性能有了很大的提高，有效地减少了系统所需的代理服务器的数量，增大了系统的容量，从而降低了总体成本。
1.1系统结构
系统结构的整体设计结合因特网的结构特点，中心流媒体服务器CS （Central Server ）、用户调度服务器
RRS （Request Routing Server ）和分布在各自治系统内的边缘服务器ES （Edge Server ）通过骨干网互连组成流媒体CDN ，各因特网自治系统内的边缘服务器ES 与客户机组成与其他自治系统相互独立的P2P 流媒体网络，如图1所示。
图1结合CDN 和P2P 技术的流媒体系统结构图
CS ：中心流媒体服务器，负责从流媒体源接收流媒体数据并对数据进行切片，切片完成后将P2P 切片分发到边缘节点ES 。
RRS ：用户调度服务器，负责P2P 用户加入、离开情况下P2P 网络的拓扑管理，并负责ES 的拓扑管理。当用户请求P2P 服务的时候，RRS 根据地域关系将用户调度到合适的ES 自治系统内，并将ES 的列表和合适的Peer 节点返回给P2P 用户。
ES ：CDN 网络的边缘服务器。负责从CS 或者自治系统内其他ES 接收P2P 数据，当用户新接入P2P
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图2边缘服务器P2P 网络拓扑结构图
频道时，ES 首先完成用户消费的合法性检查，然后ES 为该用户提供快速缓冲能力。当用户在观看过程中缺少P2P 数据切片时，由ES 为其提供切片的补偿。
客户请求及响应过程：
（1）客户端上线首先向RRS 发送注册请求，RRS 经过认证返回一个Peer ID ，作为该用户在系统中的唯一节点标识；
（2）客户端点播某一频道，先象RRS 发送加入频道的请求，RRS 为客户端返回ES 的IP 和Port 以及可供加入节点的IP 和Port ；
（3）客户端连接上ES 后，首先进行快速缓冲使用户能尽快观看到画面，同时连接返回的Peer ，连接成功后请求数据流。
1.2服务器负载均衡技术[4]
客户端加入频道时，首先要连接边缘服务器ES 进行快速缓冲，观看的过程中如果有拓扑变更的情况，还需要请求数据流。因此，为了将网络的流量尽可能均匀的分布到不同的ES 上，不至于使某个ES 负担过重，我们使用了服务器的负载均衡技术，以下是负载均衡的算法：
研究负载均衡的方法是，在RRS 中维护一个表，把测量到的边缘服务器按距离由近到远一次保存在表里，在返回给客户主机时，不仅考虑距离，而且还要依据负载情况，选择一个合适的服务器。
（1）适当选择表的大小，从中选择负载最轻的服务器。
（2）在一定的负载承受度范围内，再选择距离最小的服务器。
服务器的负载大小可用连接数来衡量，即：（1）测量服务器到客户主机h 的距离，选择最小的k 个，保存在矩阵D 里；
（2）对于矩阵D
d 11，d 12d 12，d 22…
…
d k 1，d k 2
○○○○○○○○○○○○○○
○○○○○○○○○○○○○○
，d i 1（i 从1到k ）代表服
务器m i 和客户主机h 的距离d i 1=|m i ，h|，d i 2代表服务器m i 上现有的连接数，k 的大小由参数mux 规定；
（3）选择min d i 2（i 从1到k ）；（4）返回m i 的IP 给h ；
1.3边缘服务器P2P 网络的拓扑结构[5]
在CDN 和P2P 混合技术的的流媒体系统中，在边缘服务器有限范围内应用P2P 技术，P2P 网络的拓扑结构如图2所示。
如图2所示，P2P 网络采用多树的拓扑结构，ES 为根节点，每棵子树只转发一条子流。设流媒体数据切片的切片号为N ，子树数目为m ，则有满足N%m =
0的切片由1号子树转发，同理满足N%m =m -1的切片由第m -1号子树转发。
节点要想获得完整的数据流，就必须加入到全部的子树中，接收所有的流，但是只转发其中的一条子流。既接收流又转发流的节点称之为中间节点，该流称之为主干子流。只接收流不转发流的节点称为叶子节点，该流称为非主干子流。如图2中的1号节点，在子流1中是中间节点，子流1是1号节点的主干子流。而在子流2和子流3中是叶子节点，子流2和子流3称为1号节点的非主干子流。采用这样的拓扑结构最大的优点就是可以提高网络拓扑的稳定性，某个切片丢失，只需要恢复其中一条子流即可，其他子流不变。
1.3流媒体数据切片传输策略
在流媒体数据的转发上可采用Pull 和Push 相结合的策略。
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Design of Streaming Media System Based on CDN and P2P Technologies
WANG Yu-kun
（Shandong Vocational College of Veterinary Livestock ，Shandong
261000）
Abstract ：Keywords ：Streaming Media;CDN ；P2P;Content Routing ；Load Balancing
Analyzes the design scheme of streaming media system based on CDN and P2P technology,
points out their advantages and disadvantages,presents a design scheme of the a combina -tion of CDN technology and P2P streaming media technology,studies the content of load balancing algorithm,the P2P technology in the CDN Network conducted,proposes the ap -plication of a CDN edge node of the P2P network topology and gives node failure recovery strategy.
（1）Push ：上级节点会将自己接收到的最新数据主动向下级节点转发，这样就节省了节点间数据请求和传输所消耗的时间，减少了层与层之间的时延。
（2）Pull ：如果下级节点缺少了某些分片，可以主动向ES 请求缺失的分片。
1.4节点失效恢复策略
每个节点都会有一个空闲节点列表，保存各个子流上有空闲能力节点的信息。
节点失效恢复分为两种情况，主干子流和非主干子流。
（1）主干子流的节点失效恢复策略：节点在自己的主干子流中作为中间节点，向自己的下级节点转发该子流。若自己的上级节点失效，则去连接自己的祖父节点。若连接祖父节点失败，则去连接边缘服务器
ES 。
（2）非主干子流的节点失效恢复策略：节点在自己的非主干子流中作为叶子节点，只接收流而不转发该子流，若上级节点失效，则从本地记录的空闲节点列表中选择一个节点作为自己的新的上级节点。如果本地空闲节点列表中为空，则去连接ES 。
2结语
基于CDN 的流媒体系统能有效提高用户访问性
能，但其建造成本十分昂贵；基于P2P 技术的流媒体网络虽然成本低，但在整个因特网范围内实施却有很大的困难。结合CDN 和P2P 技术的流媒体系统利用
CDN 将流媒体数据分发到离用户最近的边缘服务器，同时只在边缘服务器有限范围内应用P2P 技术，很好地综合了这两种技术的优点。
参考文献
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西北工业大学，2006
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流媒体技术的工作原理及应用和发展
流媒体技术的原理、应用及发展 一．流媒体 流媒体又叫流式媒体，它是指商家用一个视频传送服务器把节目当成数据包发出，传 送到网络上。用户通过解压设备对这些数据进行解压后，节目就会像发送前那样显示出来。这个过程的一系列相关的包称为“流”。流媒体实际指的是一种新的媒体传送方式，而非一种新的媒体。所谓流媒体是指采用流式传输的方式在Internet播放的媒体格式。流式传 输方式则是将整个A/V及3D等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由视 频服务器向用户计算机连续、实时传送。在采用流式传输方式的系统中，用户不必等到整个文件全部下载完毕，而是只需经过几秒或几十秒的启动延时即可在用户的计算机上利用解压设备(硬件或软件)对压缩的A/V、3D等多媒体文件解压后进行播放和观看。此时多媒 体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载。 与单纯的下载方式相比，这种对多媒体文件边下载边播放的流式传输方式不仅使启动 延时大幅度地缩短，而且对系统缓存容量的需求也大大降低。在网络上传输音／视频等多媒体信息目前主要有下载和流式传输两种方案。实现流式传输有两种方法： ?实时流式传输（Real-time streaming transport） ?顺序流式传输（progressive streaming transport）。 一般来说，如为实时广播，或使用流式传输媒体服务器，或应用实时流协议（RTSP）等，即为实时流式传输。如使用超文本传输协议（HTTP）服务器，文件即通过顺序流发送。采用哪种传输方法可以根据需要进行选择。当然，流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。 （1）实时流式传输 实时流式传输总是实时传送，特别适合现场广播，也支持随机访问，用户可快进或后退以观看后面或前面的内容。但实时流式传输必须保证媒体信号带宽与网络连接匹配，以便传输的内容可被实时观看。实时流式传输需要专用的流媒体服务器与传输协议。 （2）顺序流式传输 顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线内容，在给定时刻，用户只能观看已下载的部分，而不能跳到还未下载的部分。由于标准的HTTP服务器可发送 顺序流式传输的文件，也不需要其他特殊协议，所以顺序流式传输经常被称作HTTP流式 传输。 顺序流式传输比较适合高质量的短片段，如片头、片尾和广告，由于这种传输方式观看的部分是无损下载的，所以能够保证播放的最终质量。但这也意味着用户在观看前必须经历时延。顺序流式传输不适合长片段和有随机访问要求的情况，如讲座、演说与演示；也不支持现场广播，严格说来，它是一种点播技术。 二、流媒体技术原理 流式传输的实现需要合适的传输协议。由于TCP需要较多的开销，故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中，一般采用HTTP／TCP来传输控制信息，而用实时传 输协议／用户数据报协议（RTP／UDP）来传输实时数据。 流式传输的实现需要缓存。因为一个实时音视频源或存储的音视频文件在传输中被分解为许多数据包，而网络又是动态变化的，各个包选择的路由可能不相同，故到达客户端的时延也就不同，甚至先发的数据包有可能后到。为此，需要使用缓存系统来消除时延和抖动的影响，以保证数据包顺序正确，从而使媒体数据能够连续输出。
P2P流媒体直播简介
P2P流媒体直播 1.1.基本概念 P2P流媒体直播是最新发展起来的一种网络流媒体广播方式，它利用P2P的原理来建立播放网络，从而达到节省服务端带宽消耗、减轻服务端处理压力的目的。采用该技术可以使得单一服务器就能轻松负荷起成千上万的用户同时在线观看节目。而不管在线用户是多少，服务端的带宽消耗都是基本一样的，那就是提供作为P2P传播的种子所需要的几个流的带宽。 1.2.系统和带宽需求 首先需要流媒体的源，可以是流媒体文件如wmv/rm/mp3文件，也可以是其它流媒体服务器的输出内容。其次需要P2P的服务端软件来控制和转发媒体流。客户端则需要P2P的客户端来接收媒体流。由于系统资源消耗不多，采用普通的电脑就可以建立直播系统。 P2P直播的带宽消耗很少。例如我们需要广播一个400Kbps码流的节目，我们设置使用5个流作为种子。那么当同时在线用户少于5个的时候，这些用户都是直接从服务端读取码流，所需的带宽为：400K X 用户数，也就是小于2M。当在线用户数超过5个以后，用户之间通过P2P相互交换信息，多出的用户不再直接从服务端读取码流，这样服务端的带宽消耗仍然保持为2M。当然还会有一些交换寻址信息所需要的码流，但这些与流媒体本身的码流相比很小。 由于P2P的大部分处理都在客户端之间进行，对服务器压力很小，实际测试中2000人在线消耗CPU小于5%（双2.8GCPU服务器）。 1.3.P2P直播的特点 P2P直播在容量上按理论没有限制。在线用户越多网络越顺畅。 P2P直播不同于VOD点播，用户不可以选择播放的内容，只能按时间点来观看节目。因此P2P直播形式上更像是网络上的电视，用户只能在频道之间进行选择。 P2P直播有时延。由于需要建立缓冲来进行P2P交换，会带来大约半分钟左右的延时。在节目开始播放之前也需要几十秒的下载缓冲时间。
流媒体技术原理、发展及应用
流媒体的定义 流媒体是一种使音频、视频和其他多媒体元素在Internet及无线网络上以实时的、无需下载等待的方式进行播放的技术。流媒体文件格式是支持采用流式传输及播放的媒体格式。流式传输方式是将视频和音频等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由服务器向用户计算机连续、实时传送。在采用流式传输方式的系统中，用户不必像非流式播放那样等到整个文件全部下载完毕后才能看到当中的内容，而是只需要经过几秒钟或几十秒的启动延时即可在用户计算机上利用相应的播放器对压缩的视频或音频等流式媒体文件进行播放，剩余的部分将继续进行下载，直至播放完毕。 这个过程的一系列相关的包称为“流”。流媒体实际指的是一种新的媒体传送方式，而非一种新的媒体。流媒体技术全面应用后，人们在网上聊天可直接语音输入；如果想彼此看见对方的容貌、表情，只要双方各有一个摄像头就可以了；在网上看到感兴趣的商品，点击以后，讲解员和商品的影像就会跳出来；更有真实感的影像新闻也会出现。 流媒体技术发端于美国。在美国目前流媒体的应用已很普遍，比如惠普公司的产品发布和销售人员培训都用网络视频进行。 流式传输方式则是将整个A/V及3D等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由视频服务器向用户计算机连续、实时传送。在采用流式传输方式的系统中，用户不必像采用下载方式那样等到整个文件全部下载完毕，而是只需经过几秒或几十秒的启动延时即可在用户的计算机上利用解压设备(硬件或软件)对压缩的A/V、3D等多媒体文件解压后进行播放和观看。此时多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载。 流媒体技术原理 流式传输的实现需要缓存。因为Internet以包传输为基础进行断续的异步传输，对一个实时A/V源或存储的A/V文件，在传输中它们要被分解为许多包，由于网络是动态变化的，各个包选择的路由可能不尽相同，故到达客户端的时间延迟也就不等，甚至先发的数据包还有可能后到。为此，使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，从而使媒体数据能连续输出，而不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。通常高速缓存所需容量并不大，因为高速缓存使用环形链表结构来存储数据：通过丢弃已经播放的内容，流可以重新利用空出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容。——流式传输的实现需要合适的传输协议。由于TCP需要较多的开销，故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中，一般采用HTTP/TCP来传输控制信息，而用RTP/UDP来传输实时声音数据。流式传输的过程一般是这样的：用户选择某一流媒体服务后，Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息中检
流媒体技术的原理、应用及发展
摘要：Internet的迅猛发展和普及为流媒体业务发展提供了强大的市场动力，流媒体业务正日益普及，流媒体技术广泛应用于互联网信息服务的方方面面。首先介绍了流媒体技术的基础、基本原理以及流式传输的基本过程，接着重点介绍了流媒体技术在视频点播、远程教育、视频会议和Internet直播方面的应用，最后介绍了流媒体技术的发展现状和展望。 关键词：多媒体通信，多媒体业务，流媒体，流式传输，原理，应用，发展 随着现代网络技术的发展，网络开始带给人们形式多样的信息。从在网络上出现第一张图片到现在各种形式的网络视频、三维动画，人们的视听觉在网络上得到了很大的满足。但人们又面临着另外一种不可避免的尴尬：在网络上看到生动清晰的媒体演示的同时，不得不为等待传输文件而花费大量时间。为了解决这个矛盾，一种新的媒体技术应运而生，这就是流媒体技术。 流媒体是指在网络中使用流式传输技术的连续时基媒体，如音频、视频或多媒体文件。而流式传输技术就是把连续的声音和图像信息经过压缩处理后放到网站服务器上，让用户一边下载一边收听观看，而不需要等待整个文件下载到自己的机器后才可以观看的网络传输技术。 目前，在网络上传输音视频（A/V）等多媒体信息主要有下载和流式传输两种方案。一方面，由于音视频文件一般都较大，所以需要的存储容量也较大；同时由于受网络带宽的限制，下载这样的文件常常需要几分钟甚至几小时，所以采用下载方法的时延也就很大。而采用流式传输时，声音、图像或动画等时基媒体由音视频服务器向用户计算机连续、实时传送，用户只需经过几秒或数十秒的启动时延而不必等到整个文件全部下载完毕即可观看。当声音、图像等时基媒体在客户机上播放时，文件的剩余部分将在后台从服务器上继续下载。流式传输不仅使启动时延大大缩短，而且不需要太大的缓存容量。流式传输避免了用户必须等待整个文件全部下载完毕之后才能观看的缺点。一、流媒体技术基础 实现流式传输有两种方法：实时流式传输（Real-time streaming transport）和顺序流式传输（progressive streaming transport）。一般来说，如为实时广播，或使用流式传输媒体服务器，或应用实时流协议（RTSP）等，即为实时流式传输。如使用超文本传输协议（HTTP）服务器，文件即通过顺序流发送。采用哪种传输方法可以根据需要进行选择。当然，流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。 1.实时流式传输 实时流式传输总是实时传送，特别适合现场广播，也支持随机访问，用户可快进或后退以观看后面或前面的内容。但实时流式传输必须保证媒体信号带宽与网络连接匹配，以便传输的内容可被实时观看。这意味着在以调制解调器速度连接网络时图像质量较差。而且，如果因为网络拥塞或出现问题而导致出错和丢失的信息都被忽略掉，那么图像质量将很差。实时流式传输需要专用的流媒体服务器与传输协议。 2.顺序流式传输 顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线内容，在给定时刻，用户只能观看已下载的部分，而不能跳到还未下载的部分。由于标准的HTTP服务器可发送顺序流式传输的文件，也不需要其他特殊协议，所以顺序流式传输经常被称作HTTP流式传输。顺序流式传输比较适合高质量的短片段，如片头、片尾和广告，由于这种传输方式观看的部分是无损下载的，所以能够保证播放的最终质量。但这也意味着用户在观看前必须经历时延。顺序流式传输不适合长片段和有随机访问要求的情况，如讲座、演说与演示；也不支持现场广播，严格说来，它是一种点播技术。
流媒体技术及其教育应用
流媒体技术及其教育应用 一．引言 在网络上传输音/视频等多媒体信息目前主要有下载和流式传输两种方案。A/V 文件一般都较大，所以需要的存储容量也较大；同时由于网络带宽的限制，下载常常要花数分钟甚至数小时，所以这种处理方法延迟也很大。流式传输时，声音、影像或动画等时基媒体由音视频服务器向用户计算机的连续、实时传送，用户不必等到整个文件全部下载完毕，而只需经过几秒或十数秒的启动延时即可进行观看。当声音等时基媒体在客户机上播放时，文件的剩余部分将在后台从服务器内继续下载。流式不仅使启动延时成十倍、百倍地缩短，而且不需要太大的缓存容量。流式传输避免了用户必须等待整个文件全部从Internet 上下载才能观看的缺点。流媒体指在Internet/Intranet中使用流式传输技术的连续时基媒体，如：音频、视频或多媒体文件。流式媒体在播放前并不下载整个文件，只将开始部分内容存入内存，流式媒体的 数据流随时传送随时播放，只是在开始时有一些延迟。 “流媒体”的概念包括以下两个层面。其一，流媒体是计算机网络尤其是中低带（Internet/Intranet）上需要实时传输的多媒体文件，比如声音、视频文件。在传输前需要压缩处理成多个压缩包，并附加上与其传输有关的信息（比如，控制用户端播放器正确播放的必要的辅助信息），形成实时数据流。数据流最大的特点是允许播放器及时反应而不用等待整个文件的下载。其二，流媒体是对多媒体信息进行“流化”处理，是一种解决问题的方式，可以使视频等对实时性要求严格的多媒体文件在上在Internet/Intranet既无下载等待需求又不占用客户端硬盘空间的情况下保证实时播放。 流媒体技术是综合的技术, 包括采集、编码、传输、储存、解码等多项技术。流媒体应用系统一般由分编码端、服务器端、用户终端三部分组成。流媒体技术在教育或学校的应用前景广阔, 可用于课件点播、交互教学、电视转播、远程监控、视频会议等。 二．流媒体技术基础 1.流媒体技术原理 流式传输的实现需要缓存。因为Internet 以包传输为基础进行断续的异步传输，对一个实时A/V 源或存储的A/V文件，在传输中它们要被分解为许多包，由于网络是动态变 化的，各个包选择的路由可能不尽相同，故到达客户端的时间延迟也就不等，甚至先发的数据包还有可能后到。为此，使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，从而使媒体数据能连续输出，而不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。通常高速缓存所需容量并不大，因为高速缓存使用环形链表结构来存储数据：通过丢弃已经播放的内容，流可以重新利用空出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容。流式传输的过程一般是这样的：用户选择某一流媒体服务后，Web 浏览器与Web 服务器之间使用HTTP/TCP 交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索来；然后客户机上的Web 浏览器启动A/VHelper 程序，使用HTTP从Web服务器检索相关参数对Helper程序初始化。这些参数可能包括目录信息、A/V 数据的编码类型或与A/V检索相关的服务器地址。A/VHelper 程序及A/V 服务器运行实时流控制协议RTSP），以交换A/V 传输所需的控制信息。与CD 播放机或VCRs 所提供的功能相似，RTSP 提供了操纵播放、快进、快倒暂停及录制等命令的方法。A/V 服务器使用RTP/UDP协议将A/V 数据传输给A/V 客户程序（一般可认为客户程序等同于Helper 程序），一旦A/V 数据抵达客户端，A/V客户程序即可播放输出。 需要说明的是，在流式传输中，使用RTP/UDP 和RTSP/TCP 两种不同的通信协议与A/V 服务器建立联系，是为了能够把服务器的输出重定向到一个不同于运行A/VHelper 程序所在客户机的目的地址。实现流式传输一般都需要专用服务器和播放器。
P2P流媒体技术在网络中的应用
３３ 《商场现代化》２００９年２月（中旬刊）总第５６６期 商业科技 当今世界已进入了信息化时代，计算机技术和网络技术得到了突飞猛进的发展，与此同时，一个新的名词也出现在我们的视野当中，这就是Ｐ２Ｐ流媒体。而且它已经被广泛应用于我们信息服务的方方面面。 一、流媒体技术 １．流媒体概念 流媒体是指在网络中使用流式传输技术的连续时基媒体，如：视频、音频等文件。流式传输方式是将整个多媒体文件经过特殊的方式压缩分成一个个压缩包，由视频服务器向用户计算机连续、实时传送。在流式传输方式的系统中，用户不必以传统的下载方式那样等到整个文件全部下载完毕，而是只需经过数秒的启动延时即可在客户端利用解压设备对压缩的文件进行解压进而观看，此时这个文件的剩余部分在后台的服务器上继续下载，而用户在前台看不到，也不受它的影响，给人的感受就像读取自己的电脑硬盘数据一样。 ２．流媒体的关键技术 流媒体有三个关键技术：数据压缩／解压缩技术，流媒体的网络传输和媒体文件在流式传输中的版权保护问题。其中数据压缩／解压缩技术又是重重中之重，是核心技术，流媒体的本质是媒体，流是媒体传递过程中的一种表现形式，和传统的传输方式相比，流媒体的关键是要降低文件的大小，使之能更容易在网络中传输。 ３．流式传输的方法 目前，要实现流式传输有两种方法：实时流式传输（Ｒｅａｌｔｉｍｅｓｔｒｅａｍｉｎｇ）和顺序流式传输（Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅａｍｉｎｇ）。实时流式传输通常用于在线直播和视频会议等方面；而顺序流式传输常用于网上办公等领域。 二、Ｐ２Ｐ技术在流媒体中的应用 １．Ｐ２Ｐ的概念 Ｐ２Ｐ在ＩＴ界最初的含义是Ｐｅｅｒ－ｔｏ－ｐｅｅｒ（点对点），ｐｅｅｒ在英语里有“（地位、能力等）同等者”、“同事”和“伙伴”等意义。Ｐ２Ｐ可以理解为对等联网。为了便于大家理解，我们用一个例子来说明：当我们通过ＱＱ网上聊天的时候，信息传递的方式为：用户Ａ—用户Ｂ。这就是典型的Ｐ２Ｐ应用。而当对方不在线时，信息会通过服务器中转，这就变成了传统的Ｃ／Ｓ模式。现在Ｐ２Ｐ已经被更广泛的理解为Ｐｏｉｎｔｅｒ－ｔｏ－Ｐｏｉｎｔｅｒ， ＰＣ－ｔｏ－ＰＣ等等。 Ｐ２Ｐ技术出现的时间并不长，但它的发展速度却很迅猛。它利用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ中的各个节点进行对等计算，充分挖掘了Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的空闲资源，在利用率、扩展性、容错等方面具有潜在的巨大优势，在文件共享、分布式计算、协同工作、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ存储等方面已经取得了初步良好的应用。如Ｎａｐｓｔｅｒ， Ｇｎｕｔｅｌｌａ， Ｃｈｏｒｄ等。 把Ｐ２Ｐ引入到流媒体服务中，就可以充分发挥以往被忽略的众多客户机的作用，让客户端缓存一部分信息，充当一部分服务 器的功能，使服务分散化，从而减轻服务器的负载和网络带宽占用。基于Ｐ２Ｐ的流媒体技术是一项非常有前途的技术，该技术有两方面的优点： （１）不需要互联网路由器和网络基础设施的支持，因此性价比高且易于部署； （２）流媒体用户不只是下载媒体流，而且还把媒体流上载给其他用户。 因此，这种方法可以扩大用户组的规模，而且由更多的需求带来更多的资源。 三、Ｐ２Ｐ流媒体的应用 网络的迅猛发展和普及为Ｐ２Ｐ流媒体业务发展提供了强大市场动力，Ｐ２Ｐ流媒体技术的应用将为网络信息交流带来革命性变化。目前常见的Ｐ２Ｐ流媒体的应用主要有： １．ＩＰＴＶ ＩＰＴＶ：Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ Ｐｅｒｓｏｎａｌｉｔｙ ＴＶ，即交互式网络电视，它是未来的家庭娱乐中心。它利用计算机或机顶盒＋电视完成接收视频点播节目、视频广播及网上冲浪等功能，向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。它采用高效的视频压缩技术，可以实现在因特网上视频直播、远距离视频点播，和传统的电视相比它的优势很明显，可以有接近ＤＶＤ的收视效果，它能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势，充分有效地利用网络资源。它既不同于传统的模拟式有线电视，也不同于经典的数字电视。 ２．视频点播（ＶＯＤ） 这是最常见、最流行的流媒体应用类型。 ３．交互游戏： 需要通过流媒体的方式传递游戏场景的交互游戏近年来得到了迅速的发展。 四、Ｐ２Ｐ流媒体技术还存在一些亟待解决的问题 由于Ｐ２Ｐ流媒体系统中节点存在着不稳定性，因此Ｐ２Ｐ流媒体系统需要在文件定位技术、节点选择技术、容错，以及安全机制方面有所突破。此外在如何管理节点并建立发布树、如何应付不可预知的节点失效、如何适应网络状态变化方面也面临着一些挑战。 尽管Ｐ２Ｐ流媒体技术存在着这些问题，但其优势还是很明显的，相信在不久的将来，它必将有一个更快的发展，给我们的生活带来更大的便利。 参考文献： ［１］史 红：谈流媒体技术的应用［Ｊ］．科技信息（科学教研），２００７，（２８）［２］孙 凯 徐振宇 武鹏飞：流媒体技术原理与应用［Ｊ］． ２００７， （０１） ［３］车 军：基于Ｐ２Ｐ的流媒体技术研究［Ｊ］．计算机与信息技术，２００７，（０９） Ｐ２Ｐ流媒体技术在网络中的应用 岳海峰 河北外国语职业学院 ［摘 要］ 本文介绍了Ｐ２Ｐ流媒体技术的概念、发展现状、关键技术及传输方式。指出了Ｐ２Ｐ流媒体技术在ＩＰＴＶ、ＶＯＤ及交互游戏等方面的应用和存在的问题与不足。 ［关键词］ 流媒体 Ｐ２Ｐ Ｐ２Ｐ流媒体应用
基于P2P技术的流媒体直播系统的研究与实现
基于P2P技术的流媒体直播系统的研究与实现 许统德 （广东农工商职业技术学院，广东广州511365） 摘要本文介绍了P2P技术和流媒体的技术框架，并对它们进行研究和分析，并在此基础上设计和实现了一个高质量的流媒体直播系统。 关键词P2P；流媒体；系统设计；系统实现 1引言 近几年来，随着网络技术和流媒体技术的发展，远程教学管理、视频聊天室、IPTV、视频会议等流媒体系统正在兴起或被广泛应用。然而，在当前的Internet上传输媒体并没有任何服务质量（QoS）的保证，并且实时媒体的传输有带宽，时延和丢包等问题的出现。另外，网络和终端的异构性使得带宽效率和服务的适应能力也有所下降。但是，随着P2P技术越来越被广泛研究和运用，这些问题都得到了解决。并且，P2P已经在分布式计算、网络游戏、文件共享、深度搜索、协同工作方面得到了广泛的应用[1]。因此，利用P2P技术进行实时的分发传输，便能充分利用客户端闲置的CPU、存储器、网络带宽等资源，减轻服务器和网络带宽负担，构建出一个成本低、扩展性好、并有一定QoS保证的流媒体直播系统。 2P2P技术 P2P（peer to peer）即对等计算或对等网络，通常简称为P2P，可以简单地定义成通过直接交换，共享计算机资源和服务[2]。P2P技术从根本上颠覆了C/S（Client/Server）这一传统模式。新的模式模糊了服务提供者与使用者的界限，甚至不再有传统意义上的服务器，服务提供者的作用大为减弱。P2P具有的自组织、容错性好、可扩展性强等优点使其在文件共享，流媒体技术，即时通讯等方面广泛应用[3]。 P2P网络按照集中化程度可以分为纯P2P和混合P2P两类：纯P2P网络完全没有中央服务器，通过基于P2P的客户端软件搜索网络中存在的对等节点，每个节点都是完全平等的，节点之间可直接建立连接，如Gmitella。 混合P2P网络设有中央服务器，它主要作为索引服务器。与C/S模式中的服务器不同，P2P网络中的索引服务器只记录内容的索引和节点的必要信息，辅助节点之间建立连接，而内容本身存储在节点中，内容的传送只在节点之间进行，不通过服务器。如早期的NaPster和现在的BT，eMule，QQ等。本文采用的就是混合P2P网络。 3流媒体直播技术 在流媒体的应用中，媒体经过压缩技术存在硬盘上，流媒体服务器接收客户端的请求，根据QoS的要求以及网络状况调整压缩的媒体流的参数（如比特率），然后流媒体传输层对其进行打包，通过P2P技术进行连续媒体分发，客户端接收到媒体流后，通过媒体同步技术进行播放。整个过程涉及到六个技术领域：媒体压缩技术，应用层的QoS控制，应用层组播技术，视频服务器技术，媒体同步技术和流媒体传输协议，彼此之间的相互转换传输如图1所示。
P2P流媒体系统及运营解决与方案
P2P流媒体系统及运营 解决方案 吕伟坚 2009/5/21
一、数瑞流媒体系统项目介绍 数瑞P2P流媒体系统，从技术架构上讲是以P2P为媒体分发形式的流媒体系统，它成功实现了在不改造现有网络基础设施的前提下仅通过技术创新就达到与传统流媒体系统同样的品质，而所需带宽资源和服务器负载资源消耗仅为传统流媒体系统的十分之一甚至更低。 本系统使用P2P流媒体核心技术，充分利用用户的闲置上行带宽来协助服务器分发流媒体内容。在P2P模式下，并非所有的客户都从服务器上获取媒体数据，客户端也连接其他客户端来获取媒体数据，因此在增加用户的同时无须相应的增加服务器和带宽，从而大大降低了服务器的负载和带宽占用。一般的流媒体服务器，在100M带宽下可以支持300人在线观看300Kbps视频，而同样的服务器和带宽下使用本系统可以达到10000人以上在线。 系统特点: 采用网状数据传输架构,客户端播放时在内存建立动态缓冲区从广大用户接收数据，因此用户越多，数据来源就越多，播放也更流畅，为终端用户带来优质的体验。
?支持目前最先进的H.264高清视频编码格式，提供更高的数据压缩比，在同等的图 像质量条件下，传输所需带宽的带宽约为普通视频的1/4，也就是说在用户使用同 样的带宽条件下，可以获得更佳的图像质量。 ?极强的智能网络自适应能力，可在复杂不稳定的网络环境下仍可确保网络畅通和稳 定。 ?支持多种表现形式，播放器可内嵌在网页上播放节目，也可以通过点击网页上的链 接自动打开独立的播放器程序，播放器程序可与网站完美整合，实现建立高粘度的 网站用户群。 ?支持完整的集群架构，实现高可靠、可伸缩的流媒体服务，充分灵活的应对可能不 断增长的性能需求。 二、P2P流媒体系统项目技术结构 网络拓扑图： 客户端主界面
流媒体技术发展现状
第一章流媒体技术的现状与发展 流媒体的发展过程 1.1.1 现有视频格式概述 影像格式(Video) 日常生活中接触较多的VCD、多媒体CD这些都是影像文件。 大量图像信息，同时还容纳大量音频信息。所以，影像文件的容量往往是非常大的。 1.1.2 VOD视频点播技术 视频点播技术的出现，是视频信息技术领域的一场革命，其巨大的潜在市场，使世界主要发达国家都投入了大量的资金，加速开发和完善这一系统。 1.1.3流媒体技术的出现 流媒体技术的出现，正好弥补了VOD技术的不足之处。 1.2流式传输的格式及特点 1.2.1流媒体能为我们做什么 流媒体的定义很广泛， 后放上网站服务器，让用户一边下载一边观看、收听，而不需要等整个压缩文件下载到自己机器就可以观看的视频/ 持的某种特定文件格式：压缩流式文件，它通过网络传输，并通过个人电脑软件进行解码。 1.2.2 流媒体技术、格式纵览 流媒体给网民们带来了巨大的影响，曾几何时，如果需要下载一部VCD格式的影片，大小约为650M，宽带的今天也需要下载3个多小时。如果影片采用流媒体技术来进行压缩，只需要100M，并且用户可以边看边下载，整个下载的过程都在后台运行。最大的优点，就是不会占用本地的硬盘空间。其实流媒体采用的是有损压缩，就好比我们常说的MP3，因此在音影品质上有所差异。
1.2.3流式视频格式 前边提到过视频格式，现在再来说一下流式视频格式。 目前，很多视频数据要求通过Internet来进行实时传输，前面我们曾提及到，视频文件的体积往往比较大，而现有的网络带宽却往往比较“狭窄”。客观因素限制了视频数据的实时传输和实时播放，于是一种新型的流式视频(Streaming Video)格式应运而生了。这种流式视频采用一种“边传边播”的方法，即先从服务器上下载一部分视频文件，形成视频流缓冲区后实时播放，同时继续下载，为接下来的播放做好准备。这种“边传边播”的方法避免了用户必须等待整个文件从Internet上全部下载完毕才能观看的缺点。到目前为止，Internet上使用较多的流式视频格式主要是以下三种： 1.2.4流式传输的特点 流媒体是一种可以使音频、视频和其它多媒体能在Internet及Intranet上以实时的、无需下载等待的方式进行播放的技术。流媒体文件格式是支持采用流式传输及播放的媒体格式。流式传输方式是将动画、视音频等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由视频服务器向用户计算机连续、实时传送。在采用流式传输方式的系统中，用户不必像非流式播放那样等到整个文件全部下载完毕后才能看到当中的内容，而是只需经过几秒或几十秒的启动延时即可在用户的计算机上利用相应的播放器或其它的硬件、软件对压缩的动画、视音频等流式多媒体文件解压后进行播放和观看，多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载。 1.3 流媒体系统的组成 流媒体系统包括以下5个方面的内容： 1. 编码工具：用于创建、捕捉和编辑多媒体数据，形成流媒体格式 2. 流媒体数据 3. 服务器：存放和控制流媒体的数据 4. 网络：适合多媒体传输协议甚至是实时传输协议的网络 5. 播放器：供客户端浏览流媒体文件 这5个部分有些是网站需要的，有些是客户端需要的，而且不同的流媒体标准和不同公司的解决方案会在某些方面有所不同。
p2p流媒体技术及原理
1 P2P流媒体系统 1.1P2P流媒体系统播送方式 P2P流媒体系统按照其播送方式可分为直播系统和点播系统，此外近期还出现了一些既可以提供直播服务也可以提供点播服务的P2P流媒体系统。 1.1.1直播 在流媒体直播服务中，用户只能按照节目列表收看当前正在播放的节目。在直播领域，交互性较少，技术实现相对简单，因此P2P技术在直播服务中发展迅速。2004年，香港科技大学开发的CoolStreaming原型系统将高可扩展和高可靠性的网状多播协议应用在P2P直播系统当中，被誉为流媒体直播方面的里程碑，后期出现的PPLive和PPStream 等系统都沿用了其网状多播模式。 P2P直播是最能体现P2P价值的表现，用户观看同一个节目，内容趋同，因此可以充分利用P2P的传递能力，理论上，在上/下行带宽对等的基础上，在线用户数可以无限扩展。 1.1.2点播 与直播领域相对应，在P2P流媒体点播服务中，用户可以选择节目列表中的任意节目观看。在点播领域，P2P技术的发展速度相对缓慢，一方面是因为点播当中的高度交互性实现的复杂程度较高；另一方面是节目源版权因素对P2P 点播技术的阻碍。目前，P2P的点播技术主要朝着适用于点播的应用层传输协议技术、底层编码技术、以及数字版权技术等方面发展。 与P2P流媒体直播不同，P2P流媒体点播终端必须拥有硬盘，其成本高于直播终端。目前P2P点播系统还需在技术上进一步探索，期望大规模分布式数字版权保护(DRM)系统的研究，以及底层编码技术的发展能为P2P点播系统的实施铺平道路。 1.2P2P流媒体系统网络结构 目前存在很多P2P流媒体的研究成果及实际系统，它们在其覆盖网络的组织结构上可以被大体分成两大类，即基于树(Tree-based)的覆盖网络结构和数据驱动随机化的覆盖网络结构[1]。 (1)基于树的方法
P2P技术原理
P2P技术 技术原理 什么是对等网络(P2P)技术？P2P技术属于覆盖层网络(Overlay Network)的范畴，是相对于客户机/服务器(C/S)模式来说的一种网络信息交换方 式。在C/S模式中，数据的分发采用专门的服务器，多个客户端都从此服务器获取数据。这种模式的优点是：数据的一致性容易控制，系统也容易管理。但是此种 模式的缺点是：因为服务器的个数只有一个(即便有多个也非常有限)，系统容易出现单一失效点；单一服务器面对众多的客户端，由于CPU能力、内存大小、网 络带宽的限制，可同时服务的客户端非常有限，可扩展性差。P2P技术正是为了解决这些问题而提出来的一种对等网络结构。在P2P网络中，每个节点既可以从 其他节点得到服务，也可以向其他节点提供服务。这样，庞大的终端资源被利用起来，一举解决了C/S模式中的两个弊端。 对等网络的基本结构 （1）集中式对等网络（Napster、QQ） 集中式对等网络基于中 央目录服务器，为网络中各节目提供目录查询服务，传输内容无需再经过中央服务器。这种网络，结构比较简单，中央服务器的负担大大降低。但由于仍存在中央节 点，容易形成传输瓶颈，扩展性也比较差，不适合大型网络。但由于目录集中管理，对于小型网络的管理和控制上倒是一种可选择方案。 （2）无结构分布式网络（Gnutella） 无结构分布式网络与集中式的最显著区别在于，它没有中央服务器，所有结点通过与相邻节点间的通信，接入整个网络。在无结构的网络中，节点采用一种查询包的 机制来搜索需要的资源。具体的方式为，某节点将包含查询内容的查询包发送到与之相邻的节点，该查询包以扩散的方式在网络中蔓延，由于这样的方式如果不加节 制，会造成消息泛滥，因此一般会设置一个适当的生存时间（TTL），在查询的过程中递减，当TTL值为0时，将不再继续发送。 这种无结构的方式，组织方式比较松散，节点的加入与离开比较自由，当查询热门内容时，很容易就能找到，但如果需求的内容比较冷门，较小的TTL不容易找 到，而较大的TTL值又容易引起较大的查询流量，尤其当网络范围扩展到一定规模时，即使限制的TTL值较小，仍然会引起流量的剧增。但当网络中存在一些拥 有丰富资源的所谓的类服务器节点时，可显著提高查询的效率。 （3）结构化分布式网络（第三代P2P Pastry、Tapestry、Chord、CAN） 结构化分布式网络，是近几年基于分布式哈希表（Distributed
流媒体技术及应用
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流媒体 流媒体同步技术和流媒体关键技术解决
摘要 基于目前网络带宽的不断提高，流媒体技术的应用范围越来越广泛。本文首先介绍说明了流媒体的定义，分析了现有的几种流媒体格式，讨论了几种在流式传输中涉及到的协议（RTP、RTCP），对其原理做了深入的分析。在这之后介绍了利用Microsoft producer平台制作课件的过程以及Microsoft producer包括的内容、功能和特点以及实际应用作了详细的叙述，在压缩技术里边主要讨论了MPEG技术和REAL技术、此外还探讨了流媒体同步技术和流媒体关键技术解决问题等。最后对流媒体以后的发展趋势作了分析。在这次毕业设计的任务中，运用到了微软公司的Producer，PowerPoint，Windows Media Encoder，Windows Media Player 以及网页设计方面的软件，逐步架构起流媒体课件的制作过程。最终把基于流媒体技术的成品课件在网络上发布。 关键词：流媒体, Microsoft producer, MPEG, QoS,同步技术
ABSTRACT …… KeyWords:
目录 前言 ............................................................ I 1. 流媒体技术的现状与发展 .. (1) 1.1流媒体的发展过程 (1) 1.1.1 现有视频格式概述 (1) 1.1.2 VOD视频点播技术 (1) 1.1.3流媒体技术的出现 (1) 1.2流式传输的格式及特点 (1) 1.2.1流媒体能为我们做什么 (2) 1.2.2 流媒体技术、格式纵览 (2) 1.2.3流式视频格式 (2) 1.3 流媒体系统的组成 (2) 2. Microsoft Producer概述 (3) 2.1课件制作平台Microsoft Producer简介 (3) 2.1.1 Microsoft Producer更强大的视频、音频的集成优势 (3) 2.1.2 Producer包含的内容 (3) 2.2 Producer的功能 (3) 2.2.1 Producer的功能简述 (3) 2.2.2 Producer内置的Windows Media技术 (3) 2.3点播应用系统应用拓扑图 (3) 3. 流媒体应用的设计与同步 (4) 3.1应用流媒体技术进行设计的优点 (4) 3.2视频压缩的主要技术 (4) 3.2.1 MPEG压缩标准 (4) 3.2.2 REAL压缩技术 (4) 3.2.3 微软公司的压缩标准 (4)
流媒体技术的原理、应用及发展
流媒体技术的原理、应用及发展随着现代网络技术的发展，网络开始带给人们形式多样的信息。从在网络上出现第一张图片到现在各种形式的网络视频、三维动画，人们的视听觉在网络上得到了很大的满足。但人们又面临着另外一种不可避免的尴尬：在网络上看到生动清晰的媒体演示的同时，不得不为等待传输文件而花费大量时间。为了解决这个矛盾，一种新的媒体技术应运而生，这就是流媒体技术。 流媒体是指在网络中使用流式传输技术的连续时基媒体，如音频、视频或多媒体文件。而流式传输技术就是把连续的声音和图像信息经过压缩处理后放到网站服务器上，让用户一边下载一边收听观看，而不需要等待整个文件下载到自己的机器后才可以观看的网络传输技术。 目前，在网络上传输音视频（A/V）等多媒体信息主要有下载和流式传输两种方案。一方面，由于音视频文件一般都较大，所以需要的存储容量也较大；同时由于受网络带宽的限制，下载这样的文件常常需要几分钟甚至几小时，所以采用下载方法的时延也就很大。而采用流式传输时，声音、图像或动画等时基媒体由音视频服务器向用户计算机连续、实时传送，用户只需经过几秒或数十秒的启动时延而不必等到整个文件全部下载完毕即可观看。当声音、图像等时基媒体在客户机上播放时，文件的剩余部分将在后台从服务器上继续下载。流式传输不仅使启动时延大大缩短，而且不需要太大的缓存容量。流式传输避免了用户
必须等待整个文件全部下载完毕之后才能观看的缺点。一、流媒体技术基础 实现流式传输有两种方法：实时流式传输（Real-time streaming transport）和顺序流式传输（progressive streaming transport）。一般来说，如为实时广播，或使用流式传输媒体服务器，或应用实时流协议（RTSP）等，即为实时流式传输。如使用超文本传输协议（HTTP）服务器，文件即通过顺序流发送。采用哪种传输方法可以根据需要进行选择。当然，流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。 1. 实时流式传输 实时流式传输总是实时传送，特别适合现场广播，也支持随机访问，用户可快进或后退以观看后面或前面的内容。但实时流式传输必须保证媒体信号带宽与网络连接匹配，以便传输的内容可被实时观看。这意味着在以调制解调器速度连接网络时图像质量较差。而且，如果因为网络拥塞或出现问题而导致出错和丢失的信息都被忽略掉，那么图像质量将很差。实时流式传输需要专用的流媒体服务器与传输协议。 2.顺序流式传输 顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线内