基于P2P技術的流媒體直播系統(tǒng)的研究

1、基于p2p技術的流媒體直播系統(tǒng)的研究背景介紹：流媒體技術是一種新興的網(wǎng)絡傳輸技術，它是在internet /intranet上使用流式傳輸技術的多媒體，流媒體在播放前不需要下載整個文件，可以邊下載邊觀看。其原理是把向用戶傳輸?shù)亩嗝襟w文件按照播出時間順序分為不同的片斷，然后依次把這些片斷發(fā)給用戶，連續(xù)播放這些片斷就形成了連續(xù)的聲音和圖像。隨著1994年progressive networks美國公司成立，流媒體開始正式在互聯(lián)網(wǎng)上應用。該公司一年后推出的基于c/s架構的音頻接收系統(tǒng)real audio在隨后的幾年內(nèi)引領了網(wǎng)絡流媒體技術的洶涌潮流。1997年9月，該公司更名為real network

2、s，并相繼發(fā)布了多款應用非常廣泛的流媒體播放器，即realplayer系列，該系列一度占據(jù)該領域超過85的市場份額，real networks公司可以稱得上是流媒體真正意義上的鼻祖。從此以后，流媒體技術進入了蓬勃發(fā)展的階段。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡流媒體播放系統(tǒng)一般基于用戶/服務器(client/server，c/s)的模式。但是，由于流媒體播放需要消耗大量的網(wǎng)絡帶寬和服務器資源，因此這種模式嚴重限制了網(wǎng)絡流媒體業(yè)務的發(fā)展。以一個占用帶寬為300kbps 的網(wǎng)絡視頻流為例，當有1000個用戶同時觀看時，需要的帶寬是300mbps，這樣的性能要求對于大多數(shù)服務器來說是滿足不了的。如果要支持幾萬甚至幾十萬的用戶

3、，采用這種c/s模式幾乎是不可能的。當然增加服務器數(shù)量和提高帶寬是一個解決方式，但是這種方式需要巨大的成本開支，所以我們需要通過新的技術手段解決這個問題。最近幾年，對等網(wǎng)絡技術(peer-to-peer，p2p)，引起了包括普通網(wǎng)絡用戶和科研領域人員在內(nèi)的越來越多人的關注。p2p是分布式系統(tǒng)的一個子集，目前在分布式計算和文件共享領域得到廣泛的應用。相對于傳統(tǒng)的c/s模式，p2p模式一個非常顯著的特點就是節(jié)點無需依賴集中式服務器資源，各個節(jié)點之間可以直接進行通信。每個節(jié)點具有相同的地位，既可以請求服務，也可以提供服務，同時扮演著c/s模式中客戶機和服務器的雙重角色，甚至還可以具有路由器和高速緩存

4、的功能，這樣，每個節(jié)點在從別的節(jié)點接收數(shù)據(jù)流的同時還向其它節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)流。p2p技術有兩方面的優(yōu)點：一方面，p2p技術突破了傳統(tǒng)的c/s模式限制，強調(diào)節(jié)點之間的對等性，即p2p系統(tǒng)中每一參與節(jié)點兼有服務器和客戶端兩種身份，在利用其它節(jié)點上資源的同時也為其它節(jié)點提供服務。這使得p2p系統(tǒng)的服務能力隨著用戶數(shù)的增加而自然增長，具有很強的可擴展性，能夠解決傳統(tǒng)c/s結構中服務器過載和資源瓶頸等問題。另一方面，p2p系統(tǒng)采用節(jié)點自組織的方式工作，強調(diào)無中心的結構，并且很好地適應了節(jié)點隨機加入和退出的動態(tài)性，因而在魯棒性、數(shù)據(jù)高可用性和抵抗攻擊方面具有不可替代的優(yōu)勢。目前，p2p技術在文件共享等一些應用

5、領域中己經(jīng)取得了很大的成效，把p2p技術應用到流媒體領域同樣能帶來革命性的突破。因此，p2pstreaming技術被提了出來，即把p2p技術思想應用到流媒體的傳輸?；趐2p技術構建流媒體系統(tǒng)，能夠從根本上解決基于c/s模型的系統(tǒng)的不可擴展性、低容錯性和低魯棒性。此外，p2p網(wǎng)絡中用戶分布廣泛，資源更加充足，更能滿足用戶對資源的需求，從而保證服務的質(zhì)量，為構建大規(guī)模流媒體傳輸系統(tǒng)提供了一種低成本的解決方案。流媒體與p2p技術理論基礎： 流媒體技術理論基礎：流媒體(streaming-media)指在internet/intranet中使用流式傳輸技術時的連續(xù)時基媒體，如音頻、視頻等多媒體文件。

6、流媒體的主要特點有：啟動時延大幅度縮短、對系統(tǒng)緩存容量的需求大大降低、采用特定的實時傳輸協(xié)議以及對時間的敏感性。流式傳輸技術是指將音頻、視頻等多媒體文件經(jīng)過特殊的壓縮方式分解成一個個壓縮包，再由音頻、視頻服務器向用戶計算機連續(xù)地、實時地傳送信息的一種傳輸技術。其傳輸原理如下圖所示：figure 1流式傳輸原理圖 流式傳輸又可分為順序流式傳輸(progressive streaming)和實時流式傳輸(realtimestreaming)兩種方式：順序流式傳輸就是媒體數(shù)據(jù)的順序下載。在下載的同時用戶可以觀看在線媒體，但是在給定時刻用戶只能觀看已下載的那部分媒體數(shù)據(jù)，不能跳轉到未下載的部分。而且順

7、序流式傳輸不能根據(jù)用戶網(wǎng)絡帶寬的變化對連接速度做相應的調(diào)整。由于順序流式傳輸?shù)拿襟w數(shù)據(jù)使用標準的http服務器就可以發(fā)送，而不需要其它的特殊的協(xié)議，所以順序流式傳輸也被稱作http流式傳輸。用戶在播放前觀看的媒體數(shù)據(jù)是無損傳輸?shù)模皂樞蛄魇絺鬏敱容^適合高質(zhì)量的短片，如片頭，片尾和廣告。但是這也意味著用戶在觀看前必須等待較長的時延，對網(wǎng)絡傳輸速度較慢的連接時延更加明顯。因此，順序流式傳輸并不適合長片段的和有隨機訪問要求的媒體數(shù)據(jù)。與http流式傳輸不同，實時流式傳輸保證媒體數(shù)據(jù)帶寬和網(wǎng)絡連接速度相匹配，這減少了用戶觀看前的時延。但是，實時流式傳輸需要專門的流媒體服務器和流媒體傳輸協(xié)議。實時流式

8、傳輸實時傳輸媒體數(shù)據(jù)，特別適合現(xiàn)場事件；同時也支持隨機訪問，用戶可快進或倒退觀看前面或后面的內(nèi)容。此外，為了在ip網(wǎng)上傳輸流媒體數(shù)據(jù)，根據(jù)各自的功能可把用到的流式傳輸協(xié)議分為三類：網(wǎng)絡層協(xié)議(即ip協(xié)議)，此類協(xié)議提供最基本的網(wǎng)絡服務；傳輸層協(xié)議，此類協(xié)議提供端到端的傳輸服務，包括tcp(transmission control protocol)，udp(user datagram protocol)，rtp/rtcp (real-time transport protocol/real-time transport control protocol)，其中tcp與udp更加底層一些，rtp

9、/rtcp實現(xiàn)在tcp或udp之上，有時候也被劃為應用層協(xié)議；應用層協(xié)議，此類協(xié)議定義多媒體會話過程中的消息控制及處理，包括rtsp (real-time streaming protocol)等。由于流媒體采用了流式傳輸技術，因此所傳輸?shù)奈募袼粯硬粩嗔鲃印＿@樣，文件不是一次讀取發(fā)送所有的數(shù)據(jù)，而是首先發(fā)送音頻、視頻的一部分：在這一部分播放的同時，數(shù)據(jù)的其余部分就會源源不斷地流出，及時的到達目的地供播放使用。為保證在網(wǎng)絡阻塞造成網(wǎng)絡速度下降的情況下播放不會中斷，播放器會在開始播放前先緩存一部分數(shù)據(jù)，這樣就能實現(xiàn)流媒體數(shù)據(jù)流的連續(xù)傳送和連續(xù)播放。p2p技術理論基礎：目前對p2p的定義還沒有

10、一個標準的說法，intel將p2p技術定義為“通過系統(tǒng)間的直接交換達成計算機資源與信息的共享”，這些資源與服務包括信息交換、處理器時鐘、緩存和磁盤空間等。ibm則對p2p賦予了更廣闊的定義，把它看成是由若干互聯(lián)協(xié)作的計算機構成的系統(tǒng)并具備如下若干特性之一：系統(tǒng)依存于邊緣化(非中央式服務器)設備的主動協(xié)作，每個成員直接從其它成員而不是從服務器的參與中受益；系統(tǒng)中成員同時扮演服務器與客戶端的角色；系統(tǒng)應用的用戶能夠意識到彼此的存在而構成一個虛擬或?qū)嶋H的群體。p2p技術應用的宗旨就是希望通過節(jié)點間不經(jīng)過服務器中轉的直接通信，盡可能地充分利用系統(tǒng)中各節(jié)點所能提供的閑置資源，包括網(wǎng)絡帶寬，存儲空間，cp

11、u的處理時間等等。討論p2p系統(tǒng)，就不得不提到其拓撲結構。拓撲結構是指分布式系統(tǒng)中各個計算單元之間的物理或邏輯的互聯(lián)關系，節(jié)點之間的拓撲結構一直是確定系統(tǒng)類型的重要依據(jù)。p2p系統(tǒng)一般要構造一個非集中式的拓撲結構，在構造過程中需要解決系統(tǒng)中所包含的大量節(jié)點如何命名、組織以及確定節(jié)點的加入退出方式、出錯恢復等問題。根據(jù)拓撲結構的定義可以將p2p網(wǎng)絡拓撲結構分為4種形式：中心化p2p網(wǎng)絡拓撲結構、非結構化p2p網(wǎng)絡拓撲結構、結構化p2p網(wǎng)絡拓撲結構和混合式p2p網(wǎng)絡拓撲結構。中心化p2p網(wǎng)絡拓撲結構最大的優(yōu)點是維護簡單，發(fā)現(xiàn)效率高。由于資源的發(fā)現(xiàn)依賴中心化的目錄系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)算法靈活高效并能夠?qū)崿F(xiàn)復雜

12、查詢。但是與傳統(tǒng)c/s結構類似，容易造成單點故障、訪問的“熱點”現(xiàn)象和法律等相關問題，這是第一代p2p網(wǎng)絡采用的結構模式，典型的例子就是著名的共享軟件napster (如下圖所示)，napster是包含有中心索引服務器的最早的文件共享系統(tǒng)，但是存在擴展性和單點故障問題。在napster系統(tǒng)中，每個節(jié)點向中心索引服務器提交本地存儲的資源目錄，中心索引服務器負責編制資源的索引。資源搜索是通過中心索引服務器完成的，節(jié)點向中心索引服務器提出搜索請求，服務器返回擁有該資源的節(jié)點列表，請求節(jié)點則根據(jù)時延、帶寬等條件選擇合適的資源節(jié)點進行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸無需中心索引服務器的參與。figure 2 中心化p

13、2p網(wǎng)絡拓撲結構圖非結構化p2p網(wǎng)絡拓撲結構又被稱作是純p2p網(wǎng)絡拓撲結構，這種拓撲結構的特點是所有的節(jié)點都是一個peer，沒有服務器的概念。在非結構化p2p網(wǎng)絡拓撲結構中，每個節(jié)點只存儲自身的信息或信息的索引如指針和地址。當用戶需要向系統(tǒng)獲取信息時，他們預先并不知道這些信息會存儲在哪個節(jié)點上。因此，非結構化p2p網(wǎng)絡拓撲結構中的信息搜索算法具有一定的盲目性，類似最簡單的泛洪式查找和擴展環(huán)查找(從最近的一個節(jié)點開始，層層轉發(fā)直到找到目標或超出跳數(shù)的上限為止)，典型的例子如gnutella。由于gnutella采用了非中心化的方法來查找文件資源，因而不存在中心化p2p網(wǎng)絡結構中的中心服務器那樣的

14、系統(tǒng)瓶頸，整個系統(tǒng)的可擴展性得到了增強。figure 3非結構化p2p網(wǎng)絡拓撲結構圖 結構化p2p網(wǎng)絡拓撲結構是一種采用純分布式消息傳遞機制以及根據(jù)關鍵字準確定位資源的p2p網(wǎng)絡拓撲結構，它與非結構化p2p網(wǎng)絡拓撲結構的根本區(qū)別在于節(jié)點是否能夠按照全局方式組織起來。這種網(wǎng)絡同樣沒有中心服務器，目前主流的方法是采用dht(distributed hash table，分布式哈希表)技術實現(xiàn)節(jié)點和資源的全局化組織。結構化p2p網(wǎng)絡拓撲結構的優(yōu)點在于可在跳數(shù)o(log(n) ) (n表示系統(tǒng)中的節(jié)點數(shù))內(nèi)完成資源的路由和定位。其主要問題是結構的維護機制較為復雜，尤其是當網(wǎng)絡波動較大時，維護的代價顯著

15、提高。比起前兩者，混合結構汲取了中心化結構和非結構化拓撲的優(yōu)點，選擇性能較高(處理速度、存儲、帶寬等方面性能)的節(jié)點作為超級節(jié)點，在各個超級節(jié)點上存儲了系統(tǒng)中其它部分節(jié)點的信息。發(fā)現(xiàn)算法僅在超級節(jié)點之間轉發(fā)，超級節(jié)點再將查詢請求轉發(fā)給適當?shù)娜~子節(jié)點。混合式結構也是一個層次式結構，超級節(jié)點之間構成一個高速轉發(fā)層，超級節(jié)點和所負責的普通節(jié)點構成若干層次。kazaa是采用混合式p2p網(wǎng)絡拓撲結構的典型代表，在下圖中，節(jié)點被分為普通節(jié)點(peer)和超級節(jié)點(super peer)兩類。其中，超級節(jié)點與位于其附近區(qū)域的普通節(jié)點構成自治簇，簇內(nèi)采用基于集中目錄式的p2p模式，而簇間則采用分布式p2p的相

16、關技術將超級節(jié)點連接起來。普通節(jié)點搜索資源時首先在本地簇內(nèi)進行，當搜索無結果時再通過超級節(jié)點間進行有限洪泛搜索，這種方式可有效降低網(wǎng)絡流量、提高搜索效率并在一定程度上提高網(wǎng)絡的負載均衡。另一方面，由于在簇內(nèi)超級節(jié)點承擔了類似于集中式目錄服務器的任務，因此超級節(jié)點容易成為局部瓶頸。figure 4混合式p2p網(wǎng)絡拓撲結構圖流媒體直播原理：流媒體直播類似于電視直播，使用音頻、視頻編碼設備現(xiàn)場將實時音頻、視頻信號編碼壓縮成相應的數(shù)據(jù)格式，經(jīng)由流媒體服務器和傳輸網(wǎng)絡實時地分發(fā)到各客戶端，具有較強的時效性。流媒體直播系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)前端，網(wǎng)絡傳輸和客戶端三個部分。系統(tǒng)前端部分主要負責在流媒體數(shù)據(jù)傳輸前對

17、原始音頻、視頻數(shù)據(jù)進行采集，并對原始的音頻、視頻數(shù)據(jù)進行壓縮編碼將其轉化成適合網(wǎng)絡傳輸?shù)囊纛l、視頻流；網(wǎng)絡傳輸部分主要負責實時流媒體數(shù)據(jù)的分發(fā)，經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)傳送到客戶端；客戶端部分主要負責在接收到壓縮的流媒體數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行解碼回放。其中，網(wǎng)絡傳輸部分是整個流媒體直播系統(tǒng)的關鍵，直接關系到了整個直播系統(tǒng)可以達到的用戶規(guī)模和服務質(zhì)量。figure 5流媒體直播系統(tǒng)框架圖根據(jù)其原理，要提高流媒體直播的質(zhì)量有兩種方法：一是流媒體的編/解碼技術，即發(fā)展更具靈活性的音頻、視頻編碼方案，進一步提高音頻、視頻數(shù)據(jù)的壓縮效率，發(fā)展合適的錯誤控制技術來保證在用戶端得到的音頻、視頻失真最??；二是網(wǎng)絡傳輸技術，即發(fā)展

18、網(wǎng)絡傳輸控制技術，提高傳輸網(wǎng)絡性能和數(shù)據(jù)傳輸效率。由于音頻、視頻媒體經(jīng)數(shù)據(jù)化后形成的媒體文件占用很大的存儲空間，不適合流媒體數(shù)據(jù)的傳輸。因此在傳輸前需要對原始數(shù)據(jù)進行預處理：首先需要進行壓縮編碼，使數(shù)據(jù)量特別大的音頻、視頻等文件容量顯著減小。壓縮媒體文件所采用的格式稱為壓縮媒體文件格式。壓縮媒體文件格式通過改變數(shù)據(jù)位的編排而去掉大量的冗余信息，使其比原始文件更小，同時也盡量保留了或全部保留了原始媒體的信息；其次，為了使其更加適合流式傳輸，需要將壓縮媒體文件編碼成流式文件。流式文件是以流式文件格式的形式存在的，常見的流式文件格式有四種，分別是：real media的rm格式、windows me

19、dia的asf(advanced streaming format)格式、quicktime的mov(movie digital video)格式以及flash的swf(shock wave flash)格式。目前在流媒體直播系統(tǒng)中，流媒體的壓縮以及編/解碼技術日趨成熟，已經(jīng)很難有很多改進，因此另一項關系流媒體直播系統(tǒng)服務質(zhì)量優(yōu)劣的技術，即網(wǎng)絡傳輸技術成為當前研究的重點方向。傳統(tǒng)的流媒體直播系統(tǒng)主要采用基于單機或集群的c/s的架構。在c/s架構中，服務器通過網(wǎng)絡給每個客戶端發(fā)送多個相同的數(shù)據(jù)，因為流媒體數(shù)據(jù)量大，隨著客戶端數(shù)目的增加，很容易造成服務器端的帶寬瓶頸，限制了其系統(tǒng)的擴展性。所以，c

20、/s架構不適合提供大規(guī)模的流媒體服務。由于用戶規(guī)模的增長，如何構建具有可擴展服務能力的網(wǎng)絡傳輸架構成為急需解決的問題。根據(jù)以前的研究，可以把對網(wǎng)絡傳輸架構的改進分為兩類：基于基礎設施的方案和基于p2p思想的方案?；诨A設施的方案指通過增加額外的設備來實現(xiàn)流媒體直播系統(tǒng)可擴展性、魯棒性和質(zhì)量保證性的提高，包括ip組播、流媒體直播代理、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(content delivery network，cdn)三種技術。這三種方法在一定程度上提高的流媒體直播系統(tǒng)的性能，但是都有其局限和缺點。基于ip組播的方案只適合用戶相對集中并且網(wǎng)絡規(guī)模較小的環(huán)境，而且要求網(wǎng)絡中所有的網(wǎng)絡設備包括交換機、路由器等都

21、必須支持組播；基于流媒體直播代理的方案只適合用戶群固定和集中分布的情況，不適合用戶群分散或者變動頻繁的網(wǎng)絡環(huán)境；基于cdn的方案，用戶規(guī)模和用戶群分布比較自由，但是部署成本太高不適合大規(guī)模應用。而且上述三種方案都是基于基礎設施的，隨著系統(tǒng)支持的用戶數(shù)更多、分布范圍更廣需要的交換機、路由器、服務器等設備就會更多，整個系統(tǒng)的成本也就更高?；谶@些因素的影響，我們將主要目光放在基于p2p思想的方案上?；趐2p思想的方案是利用系統(tǒng)中節(jié)點的能力，在節(jié)點享受服務的同時，也為其它節(jié)點提供服務，即節(jié)點在下載流媒體數(shù)據(jù)的同時也上傳流媒體數(shù)據(jù)。在流媒體直播系統(tǒng)中使用該思想的技術有純p2p技術、混合p2p技術和應

22、用層組播技術三類。流媒體直播系統(tǒng)中觀看同一頻道的節(jié)點都共享相同的數(shù)據(jù)，而純p2p技術、混合p2p技術和應用層組播技術就是利用節(jié)點相互交換數(shù)據(jù)來達到數(shù)據(jù)分發(fā)的目的。p2p流媒體技術的研究與分析：構建一個流媒體系統(tǒng)主要包括兩個過程：一是構建覆蓋網(wǎng)絡；二是數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度。其中構建覆蓋網(wǎng)絡決定了節(jié)點如何選擇它的服務提供節(jié)點集，即如何將在線節(jié)點組織在具有一定特征的覆蓋網(wǎng)結構中；數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度則決定了如何從所選定的服務提供節(jié)點集獲取內(nèi)容，即如何在覆蓋網(wǎng)之上進行高效的數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度。p2p流媒體系統(tǒng)覆蓋網(wǎng)構建：節(jié)點的組織方法決定了節(jié)點之間的關系。覆蓋網(wǎng)絡的應用層組播協(xié)議通常把組內(nèi)成員組織成兩種邏輯拓撲：控制拓撲(

23、control topology)和數(shù)據(jù)傳輸拓撲(data delivery topology)。拓撲上的每條邊相當于一條單播鏈路，控制拓撲主要用來在端系統(tǒng)間周期性地交換控制信息來發(fā)現(xiàn)和修復由于一些成員的非正常退出而造成的拓撲的破壞。而數(shù)據(jù)拓撲則主要用來表明數(shù)據(jù)包的傳輸路徑。根據(jù)構建控制拓撲和數(shù)據(jù)拓撲的順序，可以將p2p流媒體系統(tǒng)覆蓋網(wǎng)模型分為兩類：基于樹狀拓撲優(yōu)先(tree-first)的覆蓋網(wǎng)模型和基于網(wǎng)狀拓撲優(yōu)先(mesh-first)的覆蓋網(wǎng)模型?；跇錉钔負鋬?yōu)先的覆蓋網(wǎng)模型首先會創(chuàng)建一個共享的數(shù)據(jù)傳輸拓撲樹，每個成員的任務就是找到適合自己的數(shù)據(jù)傳輸樹。同時，為了使組播樹達到最好的性能

24、，模型對樹的結構給出了直接限制，如節(jié)點的度(相鄰節(jié)點的個數(shù))，鄰居節(jié)點的選擇等等。當新成員需要加入時，它首先會查詢集中點(rendezvou point，rp)，rp中保存了所有已加入成員信息，然后rp返回已加入成員的信息給新成員，最后新成員根據(jù)這些信息找到合適的父節(jié)點。一個節(jié)點若要成為這個新成員的父節(jié)點，必須滿足兩個條件：如果此節(jié)點成為新成員的父節(jié)點，數(shù)據(jù)傳輸拓撲上將不會出現(xiàn)回路；當新成員加入后成為其子節(jié)點后不會超過其度的限制。如果新成員找到了多個合適的父節(jié)點，那么它將根據(jù)具體度量的要求來找到最合適的一個節(jié)點作為自己的父節(jié)點。由于每個成員都會自己選擇合適的度，則很有可能導致樹的深度加深，使得

25、數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)比較長的傳輸路徑，導致時延的加大。同時，為了防止由于某個非葉子節(jié)點的意外斷開而使得整個數(shù)據(jù)傳輸拓撲樹被分割，每個成員都會在數(shù)據(jù)傳輸拓撲上隨機選取一些非父節(jié)點添加到其連接中，這樣便組成了控制拓撲。基于樹狀拓撲優(yōu)先的覆蓋網(wǎng)模型的優(yōu)點在于實現(xiàn)簡單，維護開銷小，擴展性也較好，用戶對樹有較好的控制能力(可控制節(jié)點最大出度、選擇合適父節(jié)點等以適應應用的需求)，能根據(jù)應用特點來建立相應的組播樹，如時延優(yōu)先或帶寬優(yōu)先。但缺點在于可靠性較差，需要采用避免拓撲分割的技術來保證通信的魯棒性，同時還需要對組播樹的回路檢測和避免進行處理。比較典型的基于樹狀拓撲優(yōu)先的覆蓋網(wǎng)模型的應用層組播協(xié)議有yoid(yo

26、ur own internet distribution)和hmtp(hessian message transport protocol)。在基于網(wǎng)狀拓撲優(yōu)先的覆蓋網(wǎng)模型中，組的成員首先自己組織成一個網(wǎng)狀拓撲（控制拓撲），任意兩個成員之間有多條路徑相連。在這個網(wǎng)狀拓撲中，每一個成員都會保存這個組中其它所有成員的狀態(tài)信息，而這個信息將會得到周期性的刷新。當有新成員加入時，此成員會從某一個rp獲得所有已加入的組成員的列表，然后隨機選擇部分成員作為自己的鄰居節(jié)點，當至少有一個成員成為這個新成員的鄰居節(jié)點時，此新成員就視為成功加入了這個組播組。成功加入后，此新成員開始和它所有的鄰居節(jié)點交換狀態(tài)信息，

27、組中每個成員也會周期性的產(chǎn)生一個狀態(tài)刷新消息來及時刷新自己所保留的所有成員狀態(tài)信息?；诰W(wǎng)狀拓撲優(yōu)先的覆蓋網(wǎng)模型的可靠性比較高，但分發(fā)每個成員狀態(tài)信息給系統(tǒng)內(nèi)其它成員將會導致整個系統(tǒng)對控制信息的維護開銷增大。典型的基于網(wǎng)狀拓撲優(yōu)先的覆蓋網(wǎng)模型的應用層組播協(xié)議是narada，它首先構造一個所有節(jié)點之間的網(wǎng)狀結構的控制拓撲，然后用距離矢量組播路由選擇協(xié)議(distance vector multicast routing protocol，dvmrp)構造數(shù)據(jù)源指定的數(shù)據(jù)傳輸拓撲。p2p流媒體數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度： 流媒體數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度策略存在著“推”和“拉”兩種機制。一般，基于樹狀拓撲優(yōu)先的覆蓋網(wǎng)模型是典

28、型的“推”機制，而基于網(wǎng)狀拓撲優(yōu)先的覆蓋網(wǎng)模型則采用“拉機制。所謂“推”就是節(jié)點主動向另一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，此時要求節(jié)點之間有父子關系，父節(jié)點依據(jù)這種關系主動發(fā)送數(shù)據(jù)給子節(jié)點。在基于樹狀拓撲優(yōu)先的覆蓋網(wǎng)模型中，由于用戶的行為無法預期，任何節(jié)點都有可能在任何時候退出系統(tǒng)，一旦父節(jié)點退出系統(tǒng)，則它的子節(jié)點就需要重新選擇父節(jié)點加入到組播樹中，在對樹的恢復期間就可能導致子節(jié)點丟失部分數(shù)據(jù)。此外，樹結構一般從一個節(jié)點請求數(shù)據(jù)，節(jié)點與節(jié)點之間帶寬一般比較低因而不適合帶寬要求高的應用。為了解決這些問題，后來又提出了采用多描述編碼(multiple description coding，mdc)構造兩棵或多棵組

29、播樹的機制，通過將單一碼流分割為多個碼流，對每個碼流建立一棵組播樹。多樹的機制對質(zhì)量有所改善，但是其算法的復雜度和維護開銷大大增加。隨著coolstreaming的出現(xiàn)，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的流媒體分發(fā)技術得到了廣泛的應用。采用這種數(shù)據(jù)交換方式后，鄰居節(jié)點間根據(jù)交換得到的數(shù)據(jù)緩存信息主動地向其它節(jié)點請求所需的數(shù)據(jù)塊，這種方式被形象地稱為“拉”機制。相比較之下，“推”機制要求節(jié)點之間存在父子關系，通常以組播樹的方式實現(xiàn)，而“拉”機制不需要節(jié)點間具有層次性的關系?；诰W(wǎng)狀拓撲優(yōu)先的覆蓋網(wǎng)模型基本上以“拉”機制為主要解決方案?！袄睓C制是以存儲轉發(fā)為基礎，節(jié)點首先獲得對方節(jié)點所擁有的數(shù)據(jù)狀態(tài)信息，然后向其發(fā)

30、起請求。“拉”機制無需維護樹的結構，但是節(jié)點之間需要不停的交換緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)的狀態(tài)信息而產(chǎn)生一定的負載。該機制可以使得節(jié)點可以從任何相鄰的節(jié)點任何時間獲取自身需要的數(shù)據(jù)，因而算法上實現(xiàn)簡單而且可以提高自己的下載帶寬?！巴啤焙汀袄钡臋C制各有其特點?！袄睓C制采用存儲轉發(fā)的思想，需要轉發(fā)每個節(jié)點上的數(shù)據(jù)狀態(tài)信息，在每個節(jié)點進行必要的數(shù)據(jù)緩存，因而采用“拉”機制有較長的時延和較多的負載。“推”機制則無須發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)信息，無須存儲轉發(fā)因而負載較低且時延較低。但是“推”機制需要維護復雜的樹結構，對動態(tài)變化的應對能力比較弱，而且節(jié)點只能從單個節(jié)點獲取數(shù)據(jù)，導致采用“推”機制質(zhì)量更差，節(jié)點獲取數(shù)據(jù)的能力更

31、差，實現(xiàn)上也更為復雜。流媒體直播系統(tǒng)模型：按照流媒體數(shù)據(jù)分發(fā)過程中數(shù)據(jù)分發(fā)的驅(qū)動因素，可以將目前應用于p2p流媒體直播系統(tǒng)按照數(shù)據(jù)分發(fā)機制劃分為3類：路徑驅(qū)動的數(shù)據(jù)分發(fā)機制、數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)據(jù)分發(fā)機制和混合驅(qū)動的數(shù)據(jù)分發(fā)機制。路徑驅(qū)動的數(shù)據(jù)分發(fā)機制：路徑驅(qū)動的數(shù)據(jù)分發(fā)機制通?；趹脤佣嗖ゼ夹g，可以在靜態(tài)的網(wǎng)絡環(huán)境下實現(xiàn)高效、低延遲的數(shù)據(jù)分發(fā)，但對動態(tài)網(wǎng)絡環(huán)境的適應性稍顯不足。該機制在數(shù)據(jù)分發(fā)之前，一般需要構造可以覆蓋全部用戶節(jié)點的數(shù)據(jù)分發(fā)路徑，并且在數(shù)據(jù)分發(fā)過程中沿該路徑分發(fā)流媒體數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分發(fā)路徑結構選擇以及路徑構造方式的選擇是路徑驅(qū)動的數(shù)據(jù)分發(fā)機制的關鍵所在。不同的路徑結構以及構造方式將會對

32、p2p流媒體直播系統(tǒng)的可伸縮性、抗擾動能力、播放延遲、資源利用率等性能指標產(chǎn)生較大的影響。目前，主流p2p流媒體數(shù)據(jù)分發(fā)機制采用的路徑結構大致可以分為以下幾類：單樹路徑結構、多樹路徑結構和網(wǎng)樹路徑結構。單樹路徑結構的代表模型有nice協(xié)議和zigzag協(xié)議，多樹路徑結構的代表模型有微軟提出的coopnet和splitstream技術，網(wǎng)樹路徑結構的代表有esm系統(tǒng)和chunkyspread技術。nice協(xié)議是馬里蘭大學的banerjee等提出的一種可伸縮的應用層多播協(xié)議。該協(xié)議層次簇結構的覆蓋網(wǎng)維護多播組成員，并在其上生成樹結構的數(shù)據(jù)分發(fā)路徑。覆蓋網(wǎng)及分發(fā)樹分別根據(jù)以下規(guī)則構造：首先，多播組的

33、所有節(jié)點被分為規(guī)模為k,3k的若干簇，并從每個簇選出一個簇首作為高一層次的成員，以此類推，直至構造出如下圖所示的層次簇結構；figure 6 nice的覆蓋網(wǎng)管理然后，從層次簇結構中生成一棵以數(shù)據(jù)源為根的樹(見下圖)作為數(shù)據(jù)分發(fā)路徑，該分發(fā)樹的結構為數(shù)據(jù)源向其所在簇的所有其它簇成員分發(fā)數(shù)據(jù)，接收到該數(shù)據(jù)的各層簇首(數(shù)據(jù)源所在簇的簇首除外)再向各自所在簇轉發(fā)數(shù)據(jù)，直至數(shù)據(jù)分發(fā)至覆蓋網(wǎng)中的所有節(jié)點。此外，為了覆蓋網(wǎng)環(huán)境的動態(tài)性，nice協(xié)議還在引導新節(jié)點和拆分、合并、修復覆蓋網(wǎng)等方面提出了相關操作方法。figure 7 nice的控制和數(shù)據(jù)分發(fā)路徑結構zigzag是tran等提出的一種應用層多播協(xié)

34、議。zigzag協(xié)議包括兩層拓撲結構：位于底層的表示節(jié)點邏輯關系的管理拓撲、位于上層的表示節(jié)點物理交互關系的數(shù)據(jù)分發(fā)拓撲。zigzag的管理拓撲為層次簇結構和數(shù)據(jù)分發(fā)拓撲為單樹結構，其構造如圖所示。基于層次簇結構的管理拓撲，zigzag按照如下兩個原則構造數(shù)據(jù)分發(fā)樹： l-1層的簇節(jié)點不能從本層的簇頭節(jié)點處獲取數(shù)據(jù)，而必須從兄弟簇頭處獲取數(shù)據(jù)；樹中的每個節(jié)點只能向兄弟簇的成員節(jié)點轉發(fā)數(shù)據(jù)。zigzag中的節(jié)點加入與離開、簇分割與合并、負載均衡等一系列數(shù)據(jù)分發(fā)樹維護操作都基于該原則實現(xiàn)。如此構造的數(shù)據(jù)分發(fā)路徑具有路徑維護局部化和控制開銷低的特點。figure 8 zigzag的覆蓋網(wǎng)管理結構fi

35、gure 9 zigzag的數(shù)據(jù)分發(fā)路徑結構coopnet(cooperative networking)是微軟的一個研究性項目，主要研究p2p技術對c/s模式應用性能的改善和功能的增強。coopnet有一個指定的工作站負責管理節(jié)點的加入和退出。工作站把組播樹的整個結構存儲在內(nèi)存中。當一個節(jié)點開始接收現(xiàn)場直播的流媒體時，這個節(jié)點與工作站接洽加入的操作。工作站從保存在內(nèi)存中的組播樹中找到一個合適的位置，把這個節(jié)點的父節(jié)點返回給這個節(jié)點。在視頻直播系統(tǒng)中，coopnet使用mdc和多路徑傳輸機制保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。mdc將音頻、視頻信號編入到多個子集碼流中，任意組合的子集碼流都可以進行解碼。解碼之

36、后的質(zhì)量取決于收到的子集碼流數(shù)目，子集碼流數(shù)目越多質(zhì)量就越好。多描述編碼和分層編碼不同點在于，多描述編碼要求描述的每個子集碼流都必須是可解碼的，而分層編碼只要求子集碼流的一個嵌套序列可解碼。figure 10 多描述編碼和分層編碼如上圖所示，我們將視頻信號編碼為a，b和c三個子集碼流，它們互不相交。多描述編碼要求a，b和c必須都能獨立解碼，且a，b，c的任意組合都能解碼。分層編碼則只要求a、a與b的并、a與b與c的并可獨立解碼。對于視頻信號，一個簡單的mdc系統(tǒng)使用如下方法編碼。首先，將原始的視頻幀序列分為m個序列。第m(n=l，2，3，.，m)個序列包含的幀在原始流中的編號為m+im(i=0

37、，l，.)。第m個序列被編碼為第m個子集碼流。因此，任何一個子集碼流都可以單獨解碼。接受者收到的子集碼流越多，解碼出來的視頻幀率越高，圖像也就越連續(xù)。這樣每個碼流可以沿著不同的路徑進行傳輸，任何一個或多個路徑斷開都不會影響視頻的正常解碼。coopnet與其它的應用層組播協(xié)議不同，它創(chuàng)建多棵數(shù)據(jù)分發(fā)樹。每棵數(shù)據(jù)分發(fā)樹上傳輸一個子集碼流。如果將視頻編碼到m個子集碼流，那么coopnet將創(chuàng)建m棵子樹。每棵樹都是應用層拓撲的生成樹，包含所有節(jié)點。同時，每棵樹也各不相同，在一棵樹中的內(nèi)部節(jié)點在另一棵樹中可能為葉子節(jié)點。圖35中，coopnet將音頻信號編碼為三個子集碼流，每個子集碼流對應著一棵分發(fā)樹。

38、我們可以看到子集碼流l對應的分發(fā)樹中，節(jié)點a、b為內(nèi)部節(jié)點。然而在子集碼流2對應的分發(fā)樹中，節(jié)點a、b成為了葉子節(jié)點。在下圖中，如果節(jié)點b失效，那么節(jié)點e、f只是接收不到子集碼流1，但是仍然能接收到子集碼流2和3，因此節(jié)點e、f仍然能夠正常播放視頻，只是視頻質(zhì)量有所下降。figure 11 coopnet中的簡單數(shù)據(jù)分發(fā)樹coopnet中使用多描述編碼和多路徑傳輸?shù)臋C制，在一定程度上減小了因為節(jié)點的加入和退出對其它節(jié)點接收質(zhì)量的影響。同時，coopnet多棵不相交的分發(fā)樹使得很多時候節(jié)點都能接收到大部分的子集碼流，保證了一定的視頻質(zhì)量。但是，coopnet也有一些缺點。首先，coopnet需要

39、建立多棵分發(fā)樹，維護分發(fā)樹的成本和代價都是很高的。分發(fā)樹需要不停交換控制信息才能維持，多棵樹的維持需要更多的控制信息。一個節(jié)點的失敗會導致幾乎所有分發(fā)樹的調(diào)整，復雜度比較高。其次，需要對音視頻信號進行多描述編碼，制作數(shù)據(jù)源的負載較大。再者，coopnet中音頻、視頻質(zhì)量還是會因為部分子集碼流的丟失而質(zhì)量降低。最后，coopnet難于與現(xiàn)有的系統(tǒng)相融合，不易于使用，這是因為coopnet使用mdc，而現(xiàn)有的系統(tǒng)如realone player和windows media player都只支持單描述的編碼。splitstream是微軟的castro等提出的另一種基于多樹路徑分發(fā)機制的流媒體直播技術。

40、與coopnet相似，splitstream也在源服務器端對視頻節(jié)目做mdc編碼，并讓每棵分發(fā)樹對應傳輸一條mdc子流。但是，在多條數(shù)據(jù)分發(fā)路徑的組織上，splitstream比coopnet更進一步。鑒于基于單樹路徑的數(shù)據(jù)分發(fā)機制中，中間節(jié)點負載過重而葉子節(jié)點得不到充分利用的問題，castro等在設計多棵數(shù)據(jù)分發(fā)樹時特別強調(diào)每個peer節(jié)點只在其所參與的一棵分發(fā)樹中充當中間節(jié)點，而在剩余的其它分發(fā)樹中只充當葉節(jié)點。下圖給出了這種機制的一個實例。splitstream的這種設計，一方面可以均衡節(jié)點負載，更有效地利用用戶資源，另一方面可以更有效地減小節(jié)點離開或失效對其它節(jié)點所造成的影響。figu

41、re 12 splitstream的多樹路徑實例esm(end system multicast)是由美國卡耐基梅隆大學開發(fā)的基于p2p技術的流媒體直播系統(tǒng)，該系統(tǒng)推出一年后直播了20多次的國際會議，包括sigcomm 2002&2003(special interest group on data communication)，nossdav 2004(network and operating system support for digital audio and video)，infocom 2005(the ieee conference on computer communicat

42、ions)等，同時在線用戶達4000多人。esm以narada應用層組播協(xié)議為核心，narada協(xié)議不但能夠自組織地構造高效的覆蓋網(wǎng)拓撲，還能夠?qū)W(wǎng)絡結構進行自我改善，對于網(wǎng)絡的動態(tài)性、異構性都具有較強的適應能力。該協(xié)議的基本思路是將系統(tǒng)的成員管理拓撲與數(shù)據(jù)分發(fā)路徑相分離。narada協(xié)議首先在組播成員之間建立一個網(wǎng)狀的覆蓋網(wǎng)，由narada協(xié)議保證圖中任意一對節(jié)點之間最短路徑的時延，并且圖中的每個節(jié)點的鄰居個數(shù)有上限，然后在覆蓋網(wǎng)上運行組播路由協(xié)議，建立一棵組播轉發(fā)樹。通過動態(tài)探測網(wǎng)絡狀態(tài)，narada動態(tài)地對覆蓋網(wǎng)進行維護和改良。在構建其控制拓撲時，narada協(xié)議先定義了一個聚集點rp作

43、為新成員加入的起點。實際上，所有的應用層組播協(xié)議都存在一個和rp起同等作用的節(jié)點，rp維護著組中所有成員的信息。當一個新節(jié)點想加入組播組時，它首先向rp節(jié)點發(fā)起請求。rp節(jié)點告訴新節(jié)點組內(nèi)中其它節(jié)點的信息。然后，新節(jié)點從中選擇一些節(jié)點，并嘗試連接。當新節(jié)點與其中一個節(jié)點連接成功，即成為那個節(jié)點的鄰居節(jié)點，新節(jié)點也就成功加入了覆蓋網(wǎng)。figure 13 narada協(xié)議流程圖chunkyspread技術是康奈爾大學的vidhyashanka等提出的。該技術采用了與narada協(xié)議相似的網(wǎng)樹結構的數(shù)據(jù)分發(fā)路徑，但在以下兩方面與narada協(xié)議存在明顯差異。一-，chunkyspread采用的是網(wǎng)多

44、樹路徑結構，這一點區(qū)別于narada采用的網(wǎng)單樹路徑結構。通過引入mdc技術，chunkyspread將流媒體數(shù)據(jù)劃分為多個子流，數(shù)據(jù)源將子流分發(fā)給多個節(jié)點，然后這些節(jié)點再作為子流數(shù)據(jù)源在以網(wǎng)一單樹結構分發(fā)子流，因此整體上使chunkyspread形成一種如下圖所示的網(wǎng)多樹的路徑結構。chunkyspread中提出的網(wǎng)一多樹的數(shù)據(jù)分發(fā)路徑結構比esm中的網(wǎng)單樹的數(shù)據(jù)分發(fā)路徑結構對異構網(wǎng)絡具有更好的適應能力，能夠更充分地利用用戶節(jié)點資源。另一方面，chunkyspread在分發(fā)樹的構造方法上也與narada協(xié)議有明顯差異。chunkyspread沒有像narada那樣采用經(jīng)典距離矢量路由算法，而

45、是采用了更為靈活的自組織、自改善方式構建數(shù)據(jù)分發(fā)樹。chunkyspread中，節(jié)點間的父子關系由各節(jié)點根據(jù)局部信息獨立確定，無需復雜的全網(wǎng)信息傳播機制。為了避免構造低效的分發(fā)樹，chunkyspread還進一步提出了使節(jié)點根據(jù)負載、延遲等指標對網(wǎng)絡拓撲結構進行動態(tài)優(yōu)化的方法。figure 14 chunkyspread數(shù)據(jù)分發(fā)機制 數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)據(jù)分發(fā)機制：數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)據(jù)分發(fā)機制是p2p網(wǎng)絡中的典型數(shù)據(jù)分發(fā)機制，對動態(tài)網(wǎng)絡環(huán)境具有良好的適應性，但是其數(shù)據(jù)分發(fā)效率較低，延遲較高。該機制無需在數(shù)據(jù)分發(fā)之前構建數(shù)據(jù)分發(fā)路徑，只需在數(shù)據(jù)分發(fā)過程中在節(jié)點間定期交換彼此的狀態(tài)信息(如節(jié)點狀態(tài)、數(shù)據(jù)可用性等

46、)。節(jié)點通過周期性地檢查自身以及鄰居節(jié)點的狀態(tài)，識別自身的數(shù)據(jù)需求以及相關數(shù)據(jù)在鄰居節(jié)點上的可用性情況，然后根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)度策略從鄰居節(jié)點主動拉取數(shù)據(jù)(或向鄰居節(jié)點主動推送數(shù)據(jù))。數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)據(jù)分發(fā)機制的覆蓋網(wǎng)拓撲通常為網(wǎng)狀結構。雖然這種機制在進行數(shù)據(jù)交換時也會交換控制信息和流媒體數(shù)據(jù)，但是其通信協(xié)議通常不像路徑驅(qū)動的數(shù)據(jù)分發(fā)機制那樣完全分離開來。與路徑驅(qū)動的數(shù)據(jù)分發(fā)機制不同，此類數(shù)據(jù)分發(fā)機制認為與其在高度動態(tài)的p2p網(wǎng)絡環(huán)境中不斷地修復分發(fā)路徑結構，還不如利用數(shù)據(jù)的可用性來引導數(shù)據(jù)流。因此，在此類數(shù)據(jù)分發(fā)機制中，流媒體數(shù)據(jù)并不是沿預先構造的數(shù)據(jù)分發(fā)路徑傳輸，而是根據(jù)節(jié)點各自的數(shù)據(jù)需求傳輸?shù)?。事?/p>

47、上，這種數(shù)據(jù)分發(fā)機制中也存在數(shù)據(jù)分發(fā)路徑的概念，只不過這種數(shù)據(jù)分發(fā)路徑是節(jié)點間在進行數(shù)據(jù)交換時自然形成的，而且一般不被后續(xù)數(shù)據(jù)單元所復用。在數(shù)據(jù)驅(qū)動的分發(fā)機制中，資源(數(shù)據(jù)、節(jié)點資源等)調(diào)度算法是一項最為重要的核心技術，在很大程度上決定了數(shù)據(jù)的分發(fā)模式。資源調(diào)度算法的優(yōu)劣會對p2p流媒體直播系統(tǒng)的傳輸延遲、數(shù)據(jù)冗余度、控制開銷等性能產(chǎn)生重要影響。目前，在p2p流媒體直播領域中，隨機拉取(random pull)算法及其變種是主流的資源調(diào)度算法。此類算法在現(xiàn)實世界中得到了廣泛的應用，ppstream，pplive等知名p2p流媒體直播系統(tǒng)都是基于此類算法開發(fā)的?；镜碾S機拉取算法是應用于網(wǎng)狀覆蓋

48、網(wǎng)結構之上的。覆蓋網(wǎng)絡上的邊對應節(jié)點之間的鄰居關系，一個節(jié)點可與多個節(jié)點建立鄰居關系，鄰居節(jié)點間通過定期交換bm消息以了解彼此在緩存窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)緩存情況。在一個數(shù)據(jù)調(diào)度請求周期內(nèi)，節(jié)點首先計算自身缺失而鄰居節(jié)點可用的數(shù)據(jù)塊集合，然后從該集合中隨機選取一些數(shù)據(jù)塊向隨機選取的擁有該數(shù)據(jù)塊的鄰居節(jié)點發(fā)起數(shù)據(jù)拉取請求，之后被請求者向請求者發(fā)送相關數(shù)據(jù)塊。對于該請求周期未能成功獲得的數(shù)據(jù)包，節(jié)點將在下一請求周期內(nèi)繼續(xù)拉取。在基本隨機拉取算法基礎上，通過加入不同的調(diào)度策略產(chǎn)生了很多變種算法，這些變種算法的性能在不同程度上都優(yōu)于基本算法的性能。變種算法采用的調(diào)度策略大致可以包括最少優(yōu)先策略、最新優(yōu)先策略、最

49、貧瘠優(yōu)先策略等，其中以最少優(yōu)先策略最具代表性。最少優(yōu)先策略是p2p文件共享系統(tǒng)中應用最為廣泛的數(shù)據(jù)調(diào)度策略，最早由coolstreaming系統(tǒng)引入到p2p流媒體系統(tǒng)中，該策略的基本思想是通過增強局部稀有數(shù)據(jù)的可用性加快其擴散速度。香港中文大學張欣研博士開發(fā)的coolstreaming系統(tǒng)是第一個采用純p2p機制來解決流媒體直播的系統(tǒng)，它在2005年的測試期間用戶數(shù)高達兩萬多人。coolstreaming是一個擴展性更好，穩(wěn)定性更強的視頻直播系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用分布式機制形成覆蓋網(wǎng)。每個節(jié)點維持一個覆蓋網(wǎng)中其它成員信息的列表mcache。新節(jié)點a首先與直播源聯(lián)系，直播源從自己的mcache中隨機的

50、選擇一個節(jié)點p作為節(jié)點a的代理節(jié)點，節(jié)點a再與節(jié)點p聯(lián)系，并將節(jié)點p的mcache內(nèi)容存入自己的mcache中。節(jié)點a再與自己mcache內(nèi)的節(jié)點建立連接。在加入覆蓋網(wǎng)之后，節(jié)點a利用gossip協(xié)議來報告自己的存在。每一個節(jié)點周期性的生成一個消息來說明自己是一個活躍節(jié)點。coolstreaming使用120個數(shù)據(jù)塊的緩沖窗口來緩存數(shù)據(jù)，每個塊可以緩存1秒種左右的數(shù)據(jù)。每個塊在窗口內(nèi)都有唯一的編號，節(jié)點之間通過數(shù)據(jù)塊的編號來請求數(shù)據(jù)。它使用16bit描述窗口內(nèi)第一個數(shù)據(jù)塊的序號，然后120bit為標識窗口內(nèi)哪些塊有數(shù)據(jù)，節(jié)點之間就周期性的交換這136bit的描述信息。如下圖所示，peer1窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)用“0110101”進行描述，它將該消息發(fā)送給peer 2和peer 3。peer 2窗口內(nèi)數(shù)據(jù)用“2101001，它將數(shù)據(jù)狀態(tài)信息發(fā)送給peer 1和peer 3。figure 15 coolstreaming中數(shù)據(jù)狀態(tài)信息交換圖 各節(jié)點得到與自己相連節(jié)點的數(shù)據(jù)狀態(tài)信息之后，就可以向它們發(fā)起對自己需要數(shù)據(jù)塊的請求。各節(jié)點計算每個塊潛在的提供者個數(shù)，首先選擇提供者最少的一個塊進行請求傳輸。在傳輸該塊時，節(jié)點選擇向一個帶寬足夠高又能滿足該塊時間限制的提供者請求數(shù)據(jù)?；旌向?qū)動的數(shù)據(jù)分發(fā)機制：混合驅(qū)動的數(shù)據(jù)分