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P2P是近几年来互联网流行的一种技术,被称为对等通信技术,由于突破了传统的C/S集中式架构限制,采用P2P技术设计的系统大大提高了整体容量和扩展性,因此被视为下一代互联网的主流应用技术,目前已经取得了巨大的成功,典型的系统如Skype,PPLive,PPStream,Joost等。
实时内容传送系统是互联网的一个关键应用,通过引入P2P技术能够大幅度提升整体容量和扩展性。目前P2P流媒体系统面临几个核心问题,其中最核心的问题是如何通过多个节点有序高效地获得实时内容,在不引入太大延迟的前提下能够有效降低服务器的负载。这个问题如果只利用传统的应用层组播技术很难做到非常高效的内容传送。而在文件下载应用领域,由C.Gkantsidis等人提出的“Network Coding for Large Scale Content Distribution”从理论上比较好的解决了多个节点并行传送效率的问题,其最主要的贡献在于用网络编码技术替代传统的原始内容传送。但是考虑到流媒体应用具有非常高的实时性要求,网络编码采用的编解码算法会增加比较明显的延迟,如果应用网络编码技术到实时内容传送系统中,必须找到一种机制能够保证延迟在可控制的范围内,同时仍然能够发挥P2P对等传送的效率。
受小世界网络模型启发,本文提出如果能够使得节点的延迟和节点的最短路径成正比,则绝大多数节点的延迟将在确定的范围之内,这主要是在小世界网络模型中,任何两个节点之间的最短路径平均在六跳左右,这从理论上为解决延迟问题提供了重要的保证。
进一步本文利用贪心算法策略实现了节点延迟和节点最短路径成正比的要求,通过让新加入节点主动向邻居节点请求全网进度最新的片段保证新加入节点的延迟与其到根节点的最短路径成正比,从而实现进度控制的要求。
在保证延迟不会累积太大的前提下,将网络编码结合到实时内容传送系统中,将有以下几个明显的优点:
☆简化节点之间的交互控制,消除传统传送模式下频繁的位图交换以及显式的内容请求带来的缺点。
☆可以采用UDP协议作为传输层协议来替代TCP,从而解决TCP吞吐量在网络质量不佳时严重下降的问题。
☆节点之间的内容传送能够以很大的概率双向进行,实现真正意义的网状结构,这可以大大提升P2P应用的鲁棒性。
☆采用网络编码实现P2P实时内容传送目前不足之处主要是编解码运算会占用计算机较多的CPU资源,因此设法降低编解码的运算强度是未来该领域仍然需要研究的问题。