[发明专利]流播受限的P2P覆盖网络中配置对等端的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种流播受限的P2P覆盖网络中配置对等端的方法和设备。

背景技术

对于传统客户端-服务器架构网络中的实时流媒体视频，视频流从流媒体服务器(即流源)下载到客户端。视频流由一组连续数据块组成，客户端通过周期性请求以播放视频。可扩展的实时流媒体服务需要高的流媒体服务器带宽以满足因特网上越来越多的客户端。为了降低流媒体服务器的成本，对等(P2P)实时流媒体已经被开发。P2P实时流媒体的基本观念是使客户端，本文中被称为对等端，与流媒体服务器共享负载。

P2P实时流媒体系统在近些年来被越来越被引起兴趣，因其具有不必提供所有需求的带宽就可以将流源(例如直播视频)数据内容广播给大量对等端的优点。其通过利用对等端的上传容量帮助流源将数据内容广播给对等端来达到上述效果。

P2P网络包含了由实体组成的任何网络，每个对等端可以让其它对等端访问其一部分资源(例如处理容量、盘存储、和/或带宽)。P2P网络的概念不同于传统客户端-服务器架构的网络，其中一个或多个对等端(例如计算机)可以在网络中为其它对等端服务。通常，P2P网络中的对等端运行相似的网络协议和软件。P2P网络的应用不计其数，例如，其可以在英特网上传输和/或存储数据，比如为内容所有者进行视频分发。

现有技术中已经研发出许多方法来高效地利用对等端的上传容量，这些方法主要分为两种：

基于树的系统是以覆盖网络中的一个或多个构造树为基础构建的，其中在每个树上部的对等端供应下方的对等端。该方法在对等端于高频状态时没有连接系统或者离开系统时工作良好，因为对等端之间不需要进一步的信息就可以获得数据流。然而，在高冲击环境中，树的维护是非常昂贵的，甚至有时候需要摧毁和重建树。

基于网格系统不需要树的构建，换句话说对等端连接不形成特定覆盖，并且对等端之间是非结构化相互连接。对等端通过所谓的流言通信或者通过彼此发送数据请求消息来交换数据。基于网格系统的缺点在于，由于各节点间需要相互协商来找到对等端，对等端的相互连接需要较长的建立时间。然而很多系统都使用这种基于网格系统，因为它能耐受高冲击环境。在该系统中每个对等端具有多个潜在地可用来下载数据的相邻对等端，因此任何相邻对等端出现故障不会像基于树的系统那样严重。

虽然基于网格系统中的单个对等端不需要考虑全局，但是考虑到节点活动，其仍然可以达到与基于树的系统相当的节省，这主要是因为基于网格系统不需要维持全局连接结构的日常开销。

在P2P网络中，一种类型的对等端可能受制而不能分发数据给其他某个类型的对等端。例如，防火墙会是一个问题，地理限制会是另一个问题。系统设计者可以对P2P网络施加限制，以使得在欧洲的对等端可以连接到在欧洲或俄罗斯的任何其他对等端，但不能连接到中国的对等端，而俄罗斯的对等端可以连接到任意一个对等端。因此，对等端按连通组归类，该归类控制哪些其它对等端联通组能够与其联系。

在P2P网络中，在对等端布置在难以以及有时候甚至不可能在对等端之间建立连接的网络地址转换器后面的情况下，会出现问题。网络地址转换器(NAT)允许网络设备例如路由器或防火墙，分配公共地址给在专用网例如局域网(LAN)内的一组计算机，以便限制一个组织或公司所使用的公共IP地址的数量。因此，整组计算机仅需要单个唯一IP地址。然而，因为跨过网络的IP端对端连接度被留出给NAT的使用，因此可能不能在任何两个给定对等端之间建立连接。目前有几种不同的NAT类型(完全圆锥型，限制圆锥型，端口受限型，对称型，等等)，有一些对于互相通信是兼容的，其他的则不兼容。有几种方法用于使NAT能限制对等端之间建立连接，比如，例如STUN、TURN和ICE。然而，这些方法不总是保证起作用并且它们在任意两个给定NAT类型之间建立连接的效率可以用概率表达。总之，该限制最终导致减少流媒体服务器上的带宽节省。

发明内容

本发明的一个目的是解决或至少减轻该领域中的这些问题。