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基于对等网络的流媒体传输系统 技术研究 Theoretical Analysis and System Study on Peer-to-Peer Media Streaming (申请清华大学工学硕士学位论文) 培 养 单 位 ： 计算机科学技术系 学 科 ： 计算机科学技术 研 究 生 ： 董 海 韬 指 导 教 师 : 郑 纬 民 教 授 二○○五年五月 基 于 对 等 网 络 的 流 媒 体 系 统 技 术 研 究 董 海 韬 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解清华大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 清华大学拥有在著作权法规定范围内学位论文的使用权，其中包 括：（1）已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校可以 采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文；（2）为 教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆、资 料室等场所供校内师生阅读，或在校园网上供校内师生浏览部分内 容；（3）根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》，向国家图 书馆报送可以公开的学位论文。 本人保证遵守上述规定。 （保密的论文在解密后遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日 期： 日 期： 摘要 摘 要 P2P 技术的迅速发展使其成为构建广域 网中大型分布式系统的有力工 具。P2P 流媒体系统作为 P2P 技术的重要应用之一也成为当前分布式系统 领域的一个研究热点。本文针对 P2P 流媒体研究中的一些基本问题进行了 深入研究，包括 P2P 覆盖网络设计、根据底层网络状况进行拓扑优化、结 点信息收集算法、根据传输带宽选择合适数据发送节点及动态进行数据传 输调度来得到最小延迟等。 本文的主要研究内容和贡献如下： （1）提出了流媒体应用底层平台的非结构化P2P 覆盖网协议 CAPU 。这个 系统解决了如何利用节点异构性来实现拓扑结构维护，使得 P2P 系统的结 点可以根据各自能力以较低的网络开销信息收集量，并实现了高效的信息 路由查找策略。 （2 ）设计了一个根据节点能力自适应的半结构化拓扑结构维护算法。 这个算法保证覆盖网维持一个高吞吐的、负载平衡的、低网络直径并且具 有高容错能力的半结构化拓扑结构。 （3 ）提出了主动信息发布扩散算法加两阶段搜索算法。根据节点级 别决定节点掌握系统中文件信息的多少，并在此基础上设计了一个第一阶 段为随机走步，第二阶段为无冗余广播搜索算法。这个搜索算法结合了非 结构化 P2P 路由中两种基本模式的优点，在非结构化结构中实现了可收敛 的高效信息查找机制。 （4 ）提出了根据底层网路状况自调整的拓扑优化算法。这个拓扑优 化算法使得每个节点能根据从这些节点列表中选择网络状况较好的节点 建立连接，从而为上层流媒体应用提供较好的基于覆盖网的网络连接。 （5 ）提出了数据发送节点动态选择算法和数据调度算法。根据网络 状况和数据传输速率等因素来