近年来,由于互联网的广泛普及和宽带网的高速发展,对网络带宽要求较高的网络多媒体技术也发展迅猛,其中基于P2P网络的流媒体技术成为当前研究的热点。P2P技术采用完全分布式结构,网络中的节点既可以获取其他节点的资源或服务,同时又是资源或服务的提供者。使用P2P技术进行流媒体直播不仅能有效降低服务器资源和网络带宽占用,而且能适应网络的异构性,部署的成本和复杂度较低。虽然目前基于P2P技术的流媒体直播系统已经有多种实现,然而现有系统仍然有一些必须解决的问题,包括:网络延时、网络不可控、上下行带宽不对称、NAT穿越、安全性和可管理性等问题。本文针对大规模P2P流媒体直播中的若干问题进行了深入的研究,从覆盖网结构、节点管理与维护、数据调度策略以及异常处理等方面分析比较了几种典型的P2P流媒体系统模型。并且对于当前系统中已存在的组播结构不稳定、异构节点适应性差、数据调度效率低、控制开销大等问题,设计了一套完整的面向大规模网络的P2P流媒体直播系统。论文主要研究内容和创新点如下:首先,提出了应用层组播的构造方案。该方案以流媒体应用为核心,通过Gossip协议维护异构节点的拓扑结构,以动态节点选择提高了拓扑的稳定性。并针对P2P网络中NAT的存在带来的问题,提出了一种新的NAT穿越方法,该方法可以穿越对称型NAT,有效提高了P2P网络中节点资源的利用率。其次,提出一种自适应的数据调度算法—LFSA。该算法基于资源的分布情况选择出“活动数据发送节点集合”,在集合的基础上以易于实现的方式综合考虑了节点负载、网络延迟等因素来动态调度数据的发送节点,实验表明该算法具有较低的开销。最后,设计并实现了PolyTV P2P流媒体直播系统,并对其进行了测试,大量实验数据表明该系统具有控制开销小、低延迟、可靠性高和成本低等特点,可以在互联网上进行大规模的视频直播。