互联网的普及与发展令用户对在线多媒体音视频节目的需求不断提高。由于对等网络(Peer-to-Peer,P2P)技术具有优异的可扩展性、易于部署以及运营成本低的优势,已经成为解决大规模流媒体应用的最重要技术途径之一。　　 “Nova”是国家网络新媒体工程技术研究中心提出的直播点播融合P2P流媒体系统,具有以P2P直播技术实现点播业务、基于优先邻居表的覆盖网组织、以及数据调度层与覆盖网层交互优化为技术特征的技术架构。Nova系统的覆盖网层是构建于物理网络之上的一层逻辑网络,是P2P流媒体系统功能层次的基础,用于描述系统中节点之间的组织关系,对资源定位、邻居节点的选择、系统鲁棒性、节点资源优化配置等方面具有重要影响。随着Nova系统的不断发展,其面临的网络结构、终端类型、用户行为模式等因素越来越复杂,对覆盖网的资源定位有效性、系统稳定性及信息维护准确性、合作节点的选择及节点间数据合作的有效性、节点资源利用率等方面造成影响,导致节点资源利用率下降、系统性能变差、用户体验下降。针对以上问题,在Nova系统技术架构基础上重点研究异构网络环境下的P2P流媒体系统覆盖网优化相关技术,主要贡献与创新点总结如下:　　 1.针对覆盖网构建及资源定位问题,提出了一种适用于P2P流媒体系统的多维度覆盖网组织方法MDOPS。MDOPS基于位置敏感性哈希的多维数据降维方法,使用一维DHT网维护系统中所有节点以及节点拥有的视频数据、服务能力、在线稳定性等多维属性信息,并支持多维度范围搜索,增强了数据调度层获取及利用节点信息的明确性。MDOPS通过额外维护候选节点列表来加快播放点跳转时候选节点的搜索速度,并通过多种负载均衡策略平滑了节点间负载。　　 2.针对P2P流媒体系统中覆盖网层与数据调度层间的层次关系建立控制模型,并提出基于数据调度层反馈的增强型层次关系模型。通过分析P2P流媒体系统中覆盖网层与数据调度层间的交互流程,建立带有反馈回路的层次间交互控制模型,并进一步分析覆盖网层提供信息的误差对于数据调度性能及服务器带宽的影响,说明了覆盖网层性能对于系统性能的重要性。在此基础上将数据调度层在交互过程中收集到的节点信息反馈给覆盖网层的维护过程,形成基于数据调度层反馈的增强型层次关系模型,优化覆盖网维护。　　 3.针对融合网络异构流媒体系统中节点的复杂扰动性问题,提出节点异构Chum模型,并在此基础上优化覆盖网的维护。通过总结分析运营流媒体系统的用户日志、系统架构及相关文献,提取影响节点在线行为特性的要素,建立节点时变异构扰动模型。通过分析覆盖网的路由、搜索及信息维护过程的可靠性,对不同类型的节点区别的加以维护,保证了覆盖网层在复杂时变异构扰动下的稳定性与准确性,增强了系统性能。　　 4.有效挖掘并利用了流媒体系统中节点长程行为方面特征。通过分析系统日志,发现系统中不同节点间的在线行为、以及单一用户自身前后行为间均有强相关性。基于节点行为互相关特性,提出邻居节点表组织方法,节点在数据交互过程中收集并维护与自己具有良好在线相关关系且带宽、延迟特性均较好的邻居节点表,作为潜在的优质服务提供节点;针对节点行为自相关特性,提出一种基于马氏链的高效节点状态预测算法,经一定时间训练后的预测准确率达97%以上。将以上邻居节点组织及行为预测策略应用于P2P流媒体系统的数据来源节点选择及缓存副本迁移中,证明了其在P2P流媒体系统性能优化中的有效性。　　 5.对P2P VoD系统中节点存储资源分配进行了优化。通过分析节点的数据预取及缓存替换操作与系统中影片数据副本分布的关系,将预取及缓存替换对服务器负载的影响描述为离散时间最优控制问题,使用中心化方法求解优化表达式,指导各节点预取及缓存替换行为,优化服务器负载。进一步提出基于邻居关系的递归式数据预取策略,从各节点的收看需求出发,兼顾降低节点获取及播放数据的延迟以及调整数据副本分布的两方面优化需求。