面向视频应用的BitTorrent协议研究及优化

发布时间：2017-08-24 17:30

  本文关键词：面向视频应用的BitTorrent协议研究及优化

  更多相关文章： BitTorrent协议 P2P技术 片段选择算法 视频流

【摘要】：BitTorrent协议是一种基于P2P (Peer to Peer)的文件共享协议,具有“用户越多,下载速度越快”的特点,尤其是针对大文件的下载,更能体现出系统的优越性。视频媒体流是近年来网络用户占有量最多的一类文件,随着消费者带宽的进一步增加,越来越多的人希望得到像视频点播这样的多媒体应用。传统的C/S架构在当用户数目急剧增加时,容易产生服务器过载现象,使用服务器集群或分布式系统成本增大。BitTorrent能够较好的降低服务器负担,提高系统的扩展性和健壮性。但是BitTorrent针对普通大文件的共享设计,对文件的片段选择是无序进行的,不能有效的支持视频大文件的点播和直播。本文针对视频大文件的点播需求,对片段选择算法进行优化,设计相应的BitTorrent协议,在此基础上开发实现了视频文件的点播和直播原型系统。本文的工作主要包括以下几方面：首先,分析了BitTorrent的工作原理、架构及BitTorrent协议的编码格式,了解了系统中文件传输的过程。在此基础上研究了BitTorrent的特点：对等发布、流水作业、片断选择算法和阻塞算法。对BitTorrent网络建立数学模型,分析了影响BitTorrent网络性能的要素：网络带宽、片段选择算法和种子数。其次,分析流媒体技术和用户对视频文件下载的特殊需求,对比流媒体服务与BitTorrent大文件分发系统不同：BitTorrent协议中的片段选择算法是针对普通大文件设计的,下载时为了追求速度,设计为无序下载,而视频文件的直播和点播需要快速有序的下载支持。因此,本文从流媒体技术角度,对BitTorrent协议提出修改的思路和方案。再次,针对BitTorrent的片段选择算法,提出了优化方案：一方面,加入测速算法,计算出网络中下载速度最快的节点群；另一方面,修改片段选择算法,改变原算法的无序断点下载,采用一个新的窗口变量实现有序下载。建立新旧算法的数据模型,对算法和协议进行分析,新方案可以更好的实现对视频文件的点播和直播。最后,搭建实验环境,开发相应的原型系统,对算法和协议的实际效果测试和验证,对实验数据进行收集和分析,结果表明,新算法能够降低视频文件点播时延,有效提高片段到达率,同时减少了播放时的断点现象,更加适用于视频点播和直播。
【关键词】：BitTorrent协议 P2P技术 片段选择算法 视频流
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.04
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 缩略语对照表11-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 国内外研究现状15-16
• 1.3 研究的意义16-17
• 1.4 本人主要工作17
• 1.5 本文组织结构17-20
• 第二章 BitTorrent协议分析20-36
• 2.1 Python语言简介20-21
• 2.2 BitTorrent协议分析21-36
• 2.2.1 BitTorrent的工作原理21-22
• 2.2.2 BitTorrent的架构22-24
• 2.2.3 BitTorrent中的B编码24-27
• 2.2.4 下载节点Peer的通信27-30
• 2.2.5 BitTorrent协议的技术特点30-33
• 2.2.6 BitTorrent的数学模型33-36
• 第三章 基于视频应用的BitTorrent协议优化36-46
• 3.1 流媒体技术36
• 3.2 利用BitTorrent实现视频直播和点播的弊端及解决方法36-44
• 3.2.1 片段选择算法37-40
• 3.2.2 算法的同类研究成果40-42
• 3.2.3 算法的优化42-43
• 3.2.4 新旧算法分析43-44
• 3.3 系统架构44-46
• 第四章 模拟实验及结果分析46-54
• 4.1 实验环境46-47
• 4.2 实验数据的采集和处理方法47-48
• 4.3 实验过程48-51
• 4.4 实验数据分析51-54
• 4.4.1 实验现象分析51-52
• 4.4.2 实验数据分析52-54
• 第五章 结论和展望54-56
• 5.1 研究结论54-55
• 5.2 研究展望55-56
• 参考文献56-58
• 致谢58-59
• 作者简介59

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本文编号：732604